JP7661259B2 - ブイおよびブイネットワークの段階的展開 - Google Patents

Description

（関連出願への参照）
この出願は、２０１８年１月３日に出願され、「Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｂｕｏｙ ａｎｄ／ｏｒ Ｂｕｏｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ」と題された、米国仮特許出願第６２／６１３２９１号の優先権およびその利益を主張する。上記の参照される出願の全体の内容が、参照によって本明細書に援用される。

（背景）
ブイは、海洋等の水域内に浮かぶように構成されるデバイスである。ブイは、海標、救命ブイ、海中通信ブイ、ＤＡＮブイ、ナビゲーションブイ、ソノブイ、海面マーカーブイ、減圧ブイ、ショットブイ、海洋気象ブイ、津波ブイ、波ブイ等として機能するものを含む種々の目的を遂行し得る。ブイは、アンカーされる（係留される）か、または水域内で漂うことを可能とされ得る。ブイを展開するための種々の技術が公知である。しかし、より効率的で、適時かつ低コストのブイの展開を可能とすることに対するニーズが存在する。

より効率的に１または複数のブイを展開するためのシステムおよび方法が、本明細書で開示される。一側面では、ブイは、ブイの１または複数の他のモジュールへ接続可能である複数のセクションまたはモジュールで配置される。セクションおよび／またはモジュールは、無人航空ビークル（ＵＡＶ）等の送達ビークルが、目的地の場所でのブイの組み立てのために、各々のセクションを目的地の場所へ運搬することを可能とするように構成および／またはサイズ設定され得る（および／または重みを付けられる）。限定するものではなく、地上ベースのビークル（例えば、自律自動車もしくはロボット）または海上ベースのビークル（例えば、ＡＵＶ）等の他のタイプの送達ビークルまたは送達デバイスが、用いられ得る。水上ベースのブイの例では、送達デバイスは、地上、水上、および空中で移動可能な特徴かまたは推進力システムの２またはそれより多くの組み合わせを含む動きの複数のモードを含み得る。この方法では、ブイは、所望の場所で種々のセクション、モジュール、および構成要素を送達しかつ組み立てることによって、水域にわたって（もしくは地上の領域にわたって、または両方にわたって）比較的長距離に高速で展開され得る。ブイは、ＵＡＶ、ドローン、または他の航空ビークルがブイに着陸することを可能とするために、プラットフォームなどのビークル係留を含むように組み立てられ得る。ブイは、ブイの機能に電力供給するために、発電機および／またはエネルギストアを含み得る。ブイはまた、ＵＡＶ、ドローン、航空ビークル、または水性ビークル（例えば、ボート、水中ビークル（例えばＡＵＶ）、無人水面ビークル（ＵＳＶ）等）へ電力を提供するように構成される電力インタフェースを含み得る。よって、特定の実施では、ブイのネットワークは、１または複数の既に展開されたブイから段階的に伝播し得る。例えば、１つのブイが展開されかつ組み立てられ、かつ動作すると、その後１または複数のＵＡＶが、ブイに着陸し、かつ再充電（または燃料補給）することが可能である。追加のブイのための部品、モジュール、および／またはセクションは、第１のブイによってストアされ得る。よって、再充電されたＵＡＶは、新たなブイの組み立て等のために新たな場所へ部品を送達し、同様のことが続き、海洋および／または地上のある領域または区域の全体にわたるブイの伝播を可能とし得る。

特定の側面では、ブイの組み立ては、１または複数のＵＡＶによって自律的に遂行される。いくつかの実施では、１または複数のモジュールは、別のモジュールの存在を感知および／または検出して１または複数の他のモジュールへの取り付けおよび／または係合を遂行するように構成される。いくつかの実施では、組み立てロボット、ビークル、またはシステムは、ブイのための指定された場所に位置付けられ、モジュールが１または複数のＵＡＶによって送達されると、ブイを組み立て得る。このことは、組み立てビークルがブイ構成要素を運搬する必要性を除去または低減させることによって、組み立てビークルの電力消費を有利に低減させ得る。

いくつかの実施では、ブイは、係留ラインと、停泊要素、おもり、および／またはアンカー要素とを有する停泊システムを含む。係留ラインは、１または複数のセクションでブイへ送達され得る。係留ラインは、１または複数の浮力要素を含むように構成され得る。各々の浮力要素は、海水または淡水等の水域内の指定された深さで負の浮力になるように構成され得る。１つの実施では、浮力要素は、海水内の特定の深さで崩壊するように構成されるブラダーを含む。ブラダーが崩壊すると、ブラダーの密度が増加し、ブラダーを負の浮力にさせ、それによって、係留ラインに沿った隣接する要素と共にブラダーも沈める。係留ラインに沿った離間された一連のブラダーを含むことで、比較的軽量で浮力のある係留ラインは、ブイの隣の海面にステージされ得る。係留ラインの１または複数のセクションは、ＵＡＶによってブイへ送達され得る。他の送達デバイスは、ＡＵＶ、水中ドローン、水面ビークル、ＵＳＶ、および／または水面ドローン等を利用し得る。係留ラインがブイへ接続されかつブイの隣でステージされると、停泊要素（例えば、おもりまたはアンカー）は、係留ラインの自由端に取り付けられ得る。取り付けられると、停泊要素または（負の浮力である）おもりは、沈みかつ係留ラインを下に引き始め、それによって、隣接するブラダーが崩壊して負の浮力になるまで隣接するブラダーを引き、続いて、例えば、次のブラダーが崩壊する深さに到達するまで係留ラインをさらに下へ引き、係留ラインおよび停泊おもりが海底に沈むまで同様のことが続く。そのような停泊システムは、有利に、比較的制限された上昇容量を有する１または複数のＵＡＶを介するブイへの比較的軽量の係留システムの送達を可能とすると共に、ブイを特定の場所へアンカーするように、係留ラインおよび停泊おもりもしくはアンカーの連続する展開を可能とする。いくつかの例では、複数のトリップは、停泊おもりおよび／またはアンカーを沈める前に、水面でブイの１または複数の構成要素を予めステージするように遂行され得る。

一側面では、複数のブイは、例えば、第１のブイからの第２のブイの展開および／または遠隔の組み立てを伝播し、同様のことが続くことによって、段階的にまたは連続して展開される。プロセスは、ブイのネットワークが所望の地理的領域にわたって展開されるまで、継続して繰り返され得る。ブイが展開されかつ／または組み立てられて、動作中になると、ブイは、さらなる場所で次のブイを展開しかつ組み立てるための離陸ポイントになり得る。１または複数のＵＡＶの着陸を可能とするように配置されるプラットフォームを有する各々のブイと、ＵＡＶを再充電または燃料補給するために電源を提供する各々のブイとを伴うブイのネットワークが展開されると、ブイのネットワークは、長飛程の送達ブリッジを提供するように構成され得、ＵＡＶがそれらの飛程を数倍に拡張する（ｅｘｔｅｎｔ）ことを可能とし、選択されたおそらくより差し障りのないルートを介した膨大な地理的距離にわたる長飛程のアイテムの送達を可能とする。ＵＡＶは、ドローンおよび／またはクアドコプターを含み得る。特定の実施では、停泊および／またはアンカー連鎖は、下または海面または海底で負の浮力でありながらも海面で正の浮力であるように構成されるが、非常に小さいおもりおよび／または追加のおもりを伴って水面下に沈むようにトリガされ得る。

一側面では、モジュール方式ブイ展開システムは、目的地の場所で組み立てられるように配置された複数のモジュールを含み、複数のモジュールの各々は、複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールへ接続可能である。複数のモジュールが組み立てられるとブイを形成する。システムは、組み立てられたブイを形成するために、目的地の場所に複数のモジュールの一部を位置付けるように配置される１または複数のアセンブラを含む。システムは、目的地の場所へ複数のブイモジュールを送達するように配置される送達機器をさらに含み、複数のモジュールの各々の送達は、送達機器の送達基準に適合する。

いくつかの実施では、ブイは、１または複数の送達機器を受容するように配置されるプラットフォームを含む。ブイは、送達機器を再充電するように配置される電力システムを含み得る。送達機器は、航空送達デバイス、海上送達デバイス、および地上ベースの送達デバイスのうちの少なくとも１つを含み得る。送達デバイスは、ＵＡＶ、ＡＵＶ、およびＵＳＶのうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの構成では、複数のモジュールの各々は、複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールを検出するように構成される。複数のモジュールの各々は、複数のモジュールのうちの検出された少なくとも１つの他のモジュールへ取り付くように構成され得る。いくつかの実施では、送達機器は、１または複数のアセンブラを含み、ブイを自律的に組み立てるように構成される。アセンブラは、組み立てロボットを含み得る。

別の側面では、モジュール方式無人航空ビークルターミナルは、目的地の場所で組み立てられる複数のモジュールを含み、複数のモジュールの各々は、複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールへ接続される。複数のモジュールの各々は、無人航空ビークル（ＵＡＶ）によって輸送可能であり得る。ターミナルは、複数のモジュールのうちの１または複数を有しＵＡＶを受容するように配置されるプラットフォームを含む。ターミナルはまた、複数のモジュールのうちの１または複数を有しＵＡＶのバッテリを充電するように配置される電源を含む。

いくつかの実施では、複数のモジュールの各々は、複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールを検出するように構成され、複数のモジュールの各々は、複数のモジュールのうちの検出された少なくとも１つの他のモジュールへ取り付くように構成される。ターミナルは、ブイを自律的に組み立てるように構成される、目的地の場所での組み立てシステムを含み得る。組み立てシステムは、組み立てロボットを含み得る。複数のモジュールの各々は、ＵＡＶが各々のモジュールを運搬することを可能とするようにサイズ設定され得る。電源は、発電機およびエネルギストアを含み得る。電源は、液体、電池、または気体発電機を含み得る。エネルギストアは、バッテリ、燃料電池、液体もしくは気体のストレージタンクのうちの少なくとも１つを含み得る。ターミナルおよび／またはブイは、ＵＡＶ等の送達デバイスへ燃料を送達するために、燃料送達インタフェースを含み得る。ターミナルは、水上ベースおよび地上ベースのうちの少なくとも１つであり得る。

別の側面では、ＵＡＶターミナルのネットワークを展開するための方法は、ａ）第１のＵＡＶターミナルを形成するために、第１の場所で第１の複数のモジュールを組み立てることであって、第１のＵＡＶターミナルは、１または複数のＵＡＶを受容するように配置されるプラットフォームを含む、ことと、ｂ）第１のＵＡＶターミナルのプラットフォームから、第１の場所から離れた第２の場所へ、第１のＵＡＶを展開することであって、第１のＵＡＶが、１または複数のＵＡＶターミナルモジュールを第２の場所へ送達する、ことと、ｃ）第２のＵＡＶターミナルを形成するために、第２の場所で第２の複数のモジュールを組み立てることであって、第２のＵＡＶターミナルは、１または複数のＵＡＶを受容するように配置されるプラットフォームを含む、こととを含む。ステップａ－ｃは、ＵＡＶターミナルのネットワークが地理的領域にわたって展開されるまで繰り返され得、ステップａ－ｃの前のシーケンスからの第２のＵＡＶターミナルは、ステップａ－ｃの次のシーケンスのための第１のＵＡＶターミナルとして指定される。

さらに別の側面では、接続された浮きおよびおもりから成り立つ係留部は、海面で正の浮力であり、海底で負の浮力であり、おもりを一端に追加するか、または浮力を有する物から端を分離するかのいずれかによって、沈むようにトリガされ得る。１つの実施では、係留システムは、水面で正の浮力であり、かつ水面下のある深さでは負の浮力である、複数の接続された浮きおよびおもりを含む。システムは、接続された浮きおよびおもりの一部が水面下に沈むことを引き起こすように、接続された浮きおよびおもりの一部の浮力を正の浮力から負の浮力へ低減させるように配置されるトリガ機構を含む。接続された浮きおよびおもりの一部の浮力は、接続された浮きおよびおもりの一端へおもりを追加することか、または浮力要素から端を分離することのいずれかによって、変化させられ得る。または水面下の深さは、海底もしくはその辺りの深さか、または水面と水（または海）の底との間のいくつかの中間の深さを含み得る。トリガ機構は、接続された浮きおよびおもりの端におもりを追加するか、または端から浮力要素を取り除くかのいずれかをするように構成される、アセンブラ、組み立てシステム、および／またはロボットを含み得る。いくつかの実施では、ブイ固有の推進力システム、ＵＳＶ、ＡＳＶ（自律型水面ビークル）、および／またはＡＵＶ（すなわち海上デバイス）を有するか、またはそれらを有しないブイは、海洋（または他の水域）の表面および／またはその下の場所へ展開し、かつ特定の場所にデバイスを保持するために係留部および／またはアンカーを展開した、本明細書で説明されるように含まれかつ／または具現化される係留システムを用いるように構成される。海上デバイスは、係留部および／またはアンカーを展開するための場所を決定するために、ＧＰＳ、慣性、または他の場所システムを含む、図２に関して説明される構成要素のうちの１または複数を含み得る。

本発明の他の物体、特徴、および利点は、添付される図面と併せて、以下の詳細な説明を検討することで明らかになる。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
モジュール方式ブイ展開システムであって、
目的地の場所で組み立てられるように配置される複数のモジュールであって、前記複数のモジュールの各々は、前記複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールへ接続可能であり、前記複数のモジュールが組み立てられてブイを形成する、複数のモジュールと、
組み立てられたブイを形成するために、前記目的地の場所に前記複数のモジュールの一部を位置付けるように配置される、１または複数のアセンブラと、
前記目的地の場所へ前記複数のブイモジュールを送達するように配置される送達機器であって、前記複数のモジュールの各々の前記送達は、前記送達機器の送達基準に適合する、送達機器と
を備える、システム
（項目２）
前記ブイは、１または複数の送達機器を受容するように配置されるプラットフォームを含む、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記ブイは、前記送達機器を再充電するように配置される電力システムを含む、項目１または２に記載のシステム。
（項目４）
前記送達機器は、航空送達デバイス、海上送達デバイス、および地上ベースの送達デバイスのうちの少なくとも１つを含む、項目１～３のうちのいずれか一項に記載のシステム。
（項目５）
前記送達デバイスは、ＵＡＶ、ＡＵＶおよびＵＳＶのうちの少なくとも１つを含む、項目４に記載のシステム。
（項目６）
前記複数のモジュールの各々は、前記複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールを検出するように構成される、項目１～５のうちのいずれか一項に記載のシステム。
（項目７）
前記複数のモジュールの各々は、前記複数のモジュールのうちの前記検出された少なくとも１つの他のモジュールへ取り付くように構成される、項目６に記載のシステム。
（項目８）
前記送達機器は、前記１または複数のアセンブラを含み、かつ前記ブイを自律的に組み立てるように構成される、項目１～７のうちのいずれか一項に記載のシステム。
（項目９）
前記組み立てシステムは、組み立てロボットを備える、項目１～８のうちのいずれか一項に記載のシステム。
（項目１０）
モジュール方式無人航空ビークルターミナルであって、前記ターミナルは、
目的地の場所で組み立てられる複数のモジュールであって、前記複数のモジュールの各々は、前記複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールへ接続され、前記複数のモジュールの各々は、無人航空ビークル（ＵＡＶ）によって輸送可能である、複数のモジュールと、
前記複数のモジュールのうちの１または複数を含み、前記ＵＡＶを受容するように配置されるプラットフォームと、
前記複数のモジュールのうちの１または複数を含み、前記ＵＡＶのバッテリを充電するように配置される電源と
を備える、ターミナル。
（項目１１）
前記複数のモジュールの各々は、前記複数のモジュールのうちの少なくとも１つの他のモジュールを検出するように構成される、項目１０に記載のターミナル。
（項目１２）
前記複数のモジュールの各々は、前記複数のモジュールのうちの前記検出された少なくとも１つの他のモジュールへ取り付くように構成される、項目１１に記載のターミナル。
（項目１３）
前記ブイを自律的に組み立てるように構成される前記目的地の場所での組み立てシステムをさらに備える、項目１０～１２のうちのいずれか一項に記載のターミナル。
（項目１４）
前記組み立てシステムは、組み立てロボットを備える、項目１３に記載のターミナル。
（項目１５）
前記複数のモジュールの各々は、前記ＵＡＶが各々のモジュールを運搬することを可能とするようにサイズ設定される、項目１０～１４のうちのいずれか一項に記載のターミナル。
（項目１６）
前記電源は、発電機およびエネルギストアを含む、項目１０～１５のうちのいずれか一項に記載のターミナル。
（項目１７）
前記電源は、前記ＵＡＶの前記バッテリを充電するように構成される電力インタフェースを含む、項目１０～１６に記載のターミナル。
（項目１８）
前記ターミナルは、水上ベースおよび地上ベースのうちの少なくとも１つである、項目１０～１７のうちのいずれか一項に記載のターミナル。
（項目１９）
ＵＡＶターミナルのネットワークを展開するための方法であって、前記方法は、
Ａ．第１のＵＡＶターミナルを形成するために、第１の場所で第１の複数のモジュールを組み立てることであって、前記第１のＵＡＶターミナルは、１または複数のＵＡＶを受容するように配置されるプラットフォームを含む、ことと、
Ｂ．前記第１のＵＡＶターミナルの前記プラットフォームから、前記第１の場所から離れた第２の場所へ、第１のＵＡＶを展開することであって、前記第１のＵＡＶは、１または複数のＵＡＶターミナルモジュールを前記第２の場所へ送達する、ことと、
Ｃ．第２のＵＡＶターミナルを形成するために、前記第２の場所で第２の複数のモジュールを組み立てることであって、前記第２のＵＡＶターミナルは、１または複数のＵＡＶを受容するように配置されるプラットフォームを含む、ことと、
ＵＡＶターミナルのネットワークが地理的領域にわたって展開されるまで、ステップＡ－Ｃを繰り返すことであって、ステップＡ－Ｃの前のシーケンスからの前記第２のＵＡＶターミナルは、ステップＡ－Ｃの次のシーケンスのための前記第１のＵＡＶターミナルとして指定される、ことと
を備える、方法。
（項目２０）
停泊システムであって、前記システムは、
水面において正の浮力であり、かつ前記水面の下のある深さで負の浮力である、複数の接続された浮きおよびおもりと、
前記接続された浮きおよびおもりの一部を前記水面の下に沈めるために、前記接続された浮きおよびおもりの前記一部の前記浮力を正の浮力から負の浮力へ低減させるように配置されるトリガ機構であって、前記トリガ機構は、おもりを一端に追加するか、または浮力要素から前記一端を分離させることのいずれかによって、前記接続された浮きおよびおもりの前記一部の前記浮力を変化させる、トリガ機構と
を備える、システム。

（図面の簡単な説明）
本明細書で説明されるシステムおよび方法は、添付される請求項に記載される。しかし、解説の目的のために、いくつかの図示的な側面が付随する図面に記載される。

図１は、ＵＡＶの着陸を可能とするプラットフォームを含む例示的なブイを描写する図である。

図２は、本開示で説明されるシステムおよび方法のうちの少なくとも一部を実施するための、例示的なブイの機能的要素のブロック図である。

図３は、本開示の側面によるモジュール方式またはセクション方式のブイを描写する。

図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは係留ラインおよび停泊要素を展開することに関連するシーケンスを描写する。 図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは係留ラインおよび停泊要素を展開することに関連するシーケンスを描写する。 図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは係留ラインおよび停泊要素を展開することに関連するシーケンスを描写する。

図５は、本開示の側面による展開されたブイの配列を示す図を描写する。

図６は、ブイを効率的に展開する方法による例示的なプロセスである。

（説明）
本発明の総合的な理解を提供するために、ここで特定の図示的な側面が説明される。しかし、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、他の適切な用途のために適合および変形され得、そのような他の追加物および変形物は、本明細書の範囲から出ないことが、当業者によって理解されるであろう。

システムおよび方法は、段階的に展開可能なブイおよび／またはブイネットワークに向けて、本明細書で説明される。

図１は、ＵＡＶ１１４の着陸を可能とするプラットフォーム１０４を含む例示的なブイ１０１を描写する、図１００である。ブイ１０１は、ハウジング１０２、係留ライン１０８および停泊要素１０６を含み得る。展開されると、停泊要素１０６は、海底１１２で停止し得る。ブイ１０１は、水域１１０、例えば海洋において位置付けられ得る（すなわち、浮かぶ）。プラットフォーム１０４は、１または複数のＵＡＶ１１４および／または他の航空ビークルを支持するように構成され得る。本明細書で後に解説されるように、ブイ１０１は、取り付け可能／取り外し可能な電気的／機械的接続を介してか、または誘導無線（近接）充電を介して、ＵＡＶ１１４を再充電することが可能な発電機を含み得る。ＵＡＶ１１４は、クアドコプターであり得る。ＵＡＶ１１４のサイズ、飛程および上昇容量は変化し得る。サイズ、飛程および上昇容量は、プラットフォーム１０４のサイズ、およびブイ１０１の送電容量に依存し得る。いくつかの実施では、ブイ１０１は係留されないことがある。いくつかの実施では、ブイ１０１は推進力システムを含み得る。ブイ１０１および／またはブイハウジング１０２は、ブイ１０１の組み立ておよび展開のための目的地の場所へのセクション、構成要素、および／またはモジュールの送達を可能とするように、種々のブイ構成要素と共に取り外し可能に接続可能であるように構成され得る。この方法では、１または複数のＵＡＶ１１４は、その後の目的地での組み立てのために、比較的軽量なセクション（すなわち、ＵＡＶ１１４の上昇／飛程の許容範囲内のセクション）を送達するように構成され得る。複数のモジュールの各々の送達は、航空送達機器の送達基準に適合し得る。例えば、特定のモジュールは、予め決定されたシーケンスで送達され得る。例えば、発電モジュール２０６、停泊要素２０２、アセンブラ２２０、および／または推進力モジュール２０４は、他のモジュールが送達されて、組み立てられるかもしくは既に送達されたモジュールと組み合わされる前に、ブイ１０１がより安定した位置を維持することを可能とするように、シーケンスにおいて最初にまたは早期に送達され得る。環境的条件の初めの決定がより高い優先度を有する状況では、センサモジュール２１０および／または通信モジュール２０８が、送達シーケンスにおいて最初にまたは早期に送達され得る。よって、ブイ１０１のモジュールの送達および／または組み立てのシーケンスを含む送達基準は、環境的条件、戦略的条件、電力要件、ＵＶＡのペイロード運搬能力等に依存し得る。アセンブラは、ＵＡＶ等の送達デバイスに取り外し可能かつ再接続可能であり得る。いくつかの例では、ＵＡＶは、モジュールの組み立てを可能とするように目的地の場所でアセンブラを展開し、追加のモジュールを取得するために目的地の場所を去り、それから追加のモジュールと共に戻り得る。ブイの組み立てが完了した後のある時点で、アセンブラが送達デバイスと再接続され得る。この方法では、同一のアセンブラが、複数のブイおよび／またはターミナルを組み立てるために用いられ得る。また、組み立て中にアセンブラを取り外すことによって、送達デバイスは、他のモジュールの送達を操作する間、より少ない電力を利用し得る。

図２は、本開示で説明されるシステムおよび方法のうちの少なくとも一部を実施するための、ブイ１０１の例示的な機能的要素２０２－２１８のブロック図２００である。ブイ１０１は、係留ライン１０８および停泊要素１０６を介した海底１１２へのブイの停泊を可能とするように構成される停泊システム２０２を含み得る。ブイ１０１は、ブイ１０１を操縦するように構成される推進力要素またはシステム２０４を含み得る。推進力システム２０４は、海洋内の潮流を打ち消すために十分な推進力を少なくとも提供し得る。推進力システム２０４は、ブイ１０１を指定された場所に維持するように、プロセッサ、ＧＰＳ、および／または慣性航法システムに応答して動作し得る。ブイ１０１は、発電機２０６を含み得る。発電機２０６は、ソーラーパネル、風力タービン、挙動ベースの発電機、エネルギストレージ（１または複数のバッテリ、１または複数の燃料電池、液体燃料）、化学反応器、および／または核反応器等を含み得る。発電機は、エネルギストレージおよび例えばバッテリの充電を制御するためか、またはＵＡＶ１１４等の別のデバイスの充電中のバッテリの放電を制御するために、充電および／または放電コントローラ（プロセッサ）を含み得る。

ブイ１０１は、１または複数の他のブイ、船、ビークル、水中ビークル、サーバ、衛星、および／または地上ベースのネットワークへ、ブイ１０１がデータを送受信することを可能とするために、通信システム２０８を含み得る。例示的なシステム２００は、プロセッサ、メモリ、および相互接続バスを含み得る。プロセッサは、単一のマイクロプロセッサか、または、マルチプロセッサシステムとしてコンピュータシステムを構成するための複数のマイクロプロセッサを含み得る。メモリは、図示されるように、メインメモリおよび読み出し専用メモリを含む。システム２００はまた、例えば種々のディスクドライブ、テープデバイス等を有するマスストレージデバイスを含み得る。メインメモリはまた、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）および高速キャッシュメモリを含み得る。動作時および使用時に、メインメモリは、メインメモリ内に記憶されたデータ（例えば、地域のモデル）を処理するときのプロセッサによる実行のための命令のうちの、少なくとも一部を記憶する。

いくつかの側面では、システム２００はまた、例としてデータ通信システム２０８を介したデータ通信のためのインタフェースとして示される、通信のための１または複数の入力／出力インタフェースを含み得る。データインタフェースは、モデム、イーサネット（登録商標）カード、または任意の他の適切なデータ通信デバイスであり得る。データインタフェースは、直接的かまたは別の外部インタフェースを通してのいずれかで、イントラネット、インターネット、またはＩｎｔｅｒｎｅｔ等のネットワークへの比較的高速なリンクを提供し得る。ネットワークへの通信リンクは、例えば、光学リンク、音響リンク、および／または（例えば、衛星、マイクロ波、または８０２．１１ＷｉＦｉもしくはセルラネットワークを介した）無線リンク等の任意の適切なリンクであり得る。いくつかの側面では、音響モデム上で通信が発生し得る。例えば、ＡＵＶまたは他の水中ビークルとの通信の場合、そのようなモデム上で通信が発生し得る。代替として、システム２００は、メインフレームか、またはネットワークを介したウェブベースの通信を可能とする他のタイプのホストコンピュータシステムを含み得る。いくつかの側面では、システム２００はまた、システム２０８を介する適切な入力／出力ポートを含むか、または、ローカルディスプレイおよびユーザインタフェース（例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン）、またはプログラミング、および／もしくは、データエントリ、検索もしくは操作の目的のためのローカルユーザインタフェースとしての機能を果たす同様のものとの相互接続のための相互接続バスを用い得る。代替として、サーバ動作人員は、ネットワークを介して遠隔の動作（図には示されていない）からシステムを制御および／またはプログラミングするために、システム２００と遠隔で相互作用し得る。

いくつかの側面では、システム２００は、操縦コントローラ、ソナーコントローラ、レーダ制御、データ収集コントローラ、および／またはファイアコントローラ等のプロセッサを含む。センサに対応するデータは、メモリまたはマスストレージ内に記憶され得、プロセッサによって検索され得る。プロセッサは、本願において説明される任意の方法、例えばデータ分析、ファイアコントロール、塩分分析、波の監視等を遂行するために、これらのメモリデバイス内に記憶された命令を実行し得る。

システムは、情報を表示するためのディスプレイと、上述されたデータのうちの少なくとも一部を記憶するためのメモリ（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュ等）と、上述されたデータのうちの少なくとも一部を記憶するためのマスストレージデバイス（例えばソリッドステートドライブ）とを含み得る。上述された構成要素のうちの任意のセットは、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースを介してネットワークへ結合され得る。上述された構成要素の各々は、相互接続バスを介して通信し得る。

システム２００は、任意の数の動作を遂行するように構成される１または複数のセンサ２１０を含み得る。例えば、センサ２１０は、アクティブレーダおよび／またはパッシブレーダ、アクティブソナーおよび／またはパッシブソナー、光学センサ、無線信号アンテナおよび／またはインターセプター、化学センサ（水の組成を検出する）、環境センサ、大気センサ、慣性センサ、熱センサ、挙動センサ、放射線センサ等を含み得る。システム２００は、対策システム２１２を含み得る。対策システム２１２は、対人員、対船、対潜水艦、および対飛行機の機能を提供するように構成され得る。対策システム２１２は、ダイバーまたは他の人による干渉からブイ１０１を保護するために火器を制御するように配置される（上記で議論されたような）プロセッサを含み得る。システム２１２は、より多くのセンサのうちの１つを利用して、ブイ１０１に近接する範囲内の人の存在を検出し、それに応じて、必要な場合に火器および／またはファイアコントロールシステムを作動させ得る。システム２１２は、検出された水面または水中の船舶等の脅威に対して魚雷またはロケットを展開するために、ファイアコントロール機能を含み得る。システム２１２は、脅威として検出された航空ビークルに対して、ロケット、レーザ、または他の発射体を展開し得る。システム２１２は、ブイ１０１が、可能な早期の警告システムとして、検出された脅威の警告を通信することを可能とするために、システム２０８に検出情報を提供し得る。システム２１２は、海賊の無力化のために、ミニガンか、またはクレイモア地雷を有するクアドコプターを含み得る。システム２１２は、ブイ１０１が、ボート、船、ＡＵＶ、および／またはＵＡＶ等の別のビークルと係留することを可能とするために、ビークル係留システムを含み得る。例えば、プラットフォーム１０４は、ＵＡＶがブイ１０１に着陸することを可能とすることによる一種の係留特徴である。プラットフォーム１０４は、着陸後にＵＡＶを所定位置に保持するために、電気的／機械的接続を含み得、これは荒れた海において有利であり得る。ＵＡＶは、ブイ１０１に近接すると、８０２．１１またＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線データ接続を介してブイ１０１とデータを交換し得る。ＵＡＶは、ブイ１０１と通信するために、他のタイプの無線通信および／またはＲＦ通信を利用し得る。

システム２００は、ペイロードストレージ２１８を含み得る。ペイロードストレージ２１８は、他のブイ１０１のためのモジュール、他の目的地への送達のためのアイテム、ブイによる展開のための試験装備、または備品（爆発物）等のアイテムを貯蔵し得る。いくつかの実施では、ブイは、対船水雷かまたは対潜水艦水雷として機能し得、この場合では、ペイロードストレージ２１８は、炸薬を貯蔵し得る。ブイ１０１は、特定の試験を遂行するためか、または対船水雷もしくは対潜水艦水雷として機能するために、指定された深さへ潜水するように構成され得る。ブイ１０１は、受信された命令に応答してかまたは定期的に浮上する構成され得る。

いくつかの実施では、システム２００はアセンブラ２２０を含む。アセンブラ２２０は、システム２００（例えばブイ１０１）のセクション、モジュール、または構成要素がブイ１０１内に自己組み立てすることを可能とする、分配されたアセンブラであり得る。例えば、第１のモジュールは、第２のアセンブラ要素を含む第２のモジュールを検出する、第１のアセンブラ要素を含み得る。第１および第２のアセンブラ要素は各々、第１および第２のユニットが相互に物理的に接続することを可能とするために、可動ユニットおよび取り付けユニットを含み得る。アセンブラ２２０は、ブイ１０１の種々のセクションを接続するように構成されるロボットを含み得る。そのような構成では、アセンブラ２２０は、アセンブラ２２０が少なくとも２つのモジュールを一緒に接続することを可能とするために、１または複数のロボット式アームを含み得る。

図３は、本開示の側面によるモジュール方式またはセクション方式のブイ３００を描写する。各々のモジュールは、目的地に段階的に送達され、その後に組み立てられ得る。例えば、ハウジング１０２のベース要素（例えば、図３の１０２ｄ）は、第１のＵＡＶ１１４によって最初に送達され得る。それから、ハウジング１０２の第２の部分（例えば１０２ｃ）が、目的地へ送達され得る。１つの構成では、ハウジングモジュール１０２ｄは、モジュール１０２ｃの存在を検出する（近接および／または接触）センサを含む。ハウジングモジュール１０２ｄは、アセンブラ２２０を含み得、これは、ハウジングモジュール１０２ｄに接続され、モジュール１０２ｃをモジュール１０２ｄと係合させる。続いて、モジュール１０２ｃは、検出されたときにモジュール１０２ｂをモジュール１０２ｃと係合させるアセンブラ２２０係合機構を含み得る。プロセスは、ブイ３００の全てのモジュールおよび／またはセクションが組み立てられるまで継続する。

代替として、アセンブラ２２０は、アセンブラビークルの一部として含まれ得る。アセンブラビークルは、目的地の場所へ展開され得る。その場所にあるとき、１またはＵＡＶ１１４は、ブイ３００のためのモジュールを送達する（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）。アセンブラは、ブイ３００の組み立て中にモジュールを保護するために、プラットフォームまたは貯蔵容器を含み得る。この手法は、荒れた海において有利であり得る。組み立てが完了すると、アセンブラビークルは、目的地でブイを進水させ、それから次の目的地の場所へ移動する。この技術の別の利点は、ブイ構成要素を目的地へ輸送することが要求されるため、アセンブラビークルが節電した（かつより長く展開され得る）ことである。ハウジング構成要素に加えて、１または複数のＵＡＶは、機能的要素２０２－２２０を含むモジュール３０２を送達し（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）得る。係留ライン１０８はまた、セクション１０８ａ、１０８ｂ、および１０８ｃ内に送達され、アセンブラ２２０および／またはもう１つのＵＡＶ１１４によって組み立てられ得る。

図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、係留ライン１０８および停泊要素４０８を展開することに関連するシーケンスを描写する。図４Ａは、浮力要素４０２、４０４、および４０６を含む係留ライン１０８の初めの展開を図示する。浮力要素は、初めのうちは正の浮力であるが、特定の条件下では負の浮力になる要素を含み得る。図４Ａでは、浮力要素は正の浮力であり、それによって水域の水面に浮く。浮力要素４０２、４０４、および４０６は、ブラダーを含み得る。いくつかの例では、ＵＡＶ１１４は、係留ライン１０８のうちの１または複数のセクションをブイ１０１へ送達し（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）得、それらのセクションは、アセンブラ２２０および／またはＵＡＶ１１４によって水面で接続され得る。いくつかの実施では、ブラダーは、約０．５Ｋｇ、１Ｋｇ、１．５Ｋｇ、２Ｋｇ、５Ｋｇ、および１０Ｋｇ以下である。

図４Ｂは、どのようにして係留ライン１０８の潜水プロセス４００が、停泊要素１０６および／または４０８を接続することによって開始されるかを図示する。停泊要素は、金属、および／または周囲の水よりも高い密度を有する材料を含み得る。停泊要素１０６および／または４０８は、約０．５Ｋｇ、１Ｋｇ、１，５Ｋｇ、２Ｋｇ、５Ｋｇ、１０Ｋｇ、５０Ｋｇ、１００Ｋｇ、および１０００Ｋｇ以下であり得る。例えば、係留ライン１０８が水面で組み立てられた後、１Ｋｇの停泊要素４０８は、浮力要素４０６に隣接する係留ラインの自由端に取り付けられ得る。図４Ｂに図示されるように、停泊要素４０８の重さが、係留ライン１０８を海底へ向かって下に引く。この作用は、浮力要素４０６を下へ沈ませ、浮力要素４０６に対する周囲の圧力を増加させ、それによって、ブラダーを崩壊させ、その密度を負の浮力の状態へ増加させる。これは、係留ライン１０８に沿った各々の浮力要素が、下へ引かれて負の浮力になるように、負の浮力の連鎖反応を作り出す。図４Ｃは、浮力要素４０２、４０４、４０６、４１０および４１２の全てが負の浮力になって沈んだ後に結果として生じる、停泊要素４０８および係留ライン１０８の位置４０６を図示する。よって、１または複数のＵＡＶ１１４を介した送達中の初めは浮力がありかつ比較的軽量な係留ライン１０８は、潜水可能に展開され、かつブイのための停泊システムとして機能するように構成される。

図５は、本開示の側面による展開されたブイ１０１の配置を示す図５００を描写する。図５は、船５０２からのブイ５０４－５２０のネットワークの展開を図示する。しかし、展開は、地上、船、航空ビークル、潜水艦、および／または源の組み合わせから開始され得る。矢印５２４－５４６は、ブイ５０４－５２０が位置し得る目的地へのＵＡＶ１１４の可能な展開飛行経路を図示する。しかし、図示される経路は、ＵＡＶ１１４によっていずれかの方向に通行され得る。図５はまた、どのようにしてブイが源５０２から第１のブイ５０４へ伝播し、それからブイ５２０までを含む複数の方向に伝播し、同様のことが続き得る（段階的に展開される）のかを図示する。そのような伝播は、地理的領域における水雷フィールドの展開、海中音響センサアレイの展開、航空防衛（レーダ）アレイの展開、１つの場所から別の場所へのアイテムの送達ブリッジの展開、水域にわたる携帯電話ネットワーク（その場合、各々のブイがベースステーショントランシーバを含む）の展開等を可能とし得る。そのような伝播プロセスは、宇宙で、かつ／または、惑星、例えば火星もしくは水でない流体域（例えば、タイタンのメタンの湖）を有する他の星の表面でターミナルネットワークを展開するため等の、他の環境で実施され得る。

いくつかの実施では、ブイ５０４－５２０のネットワークは、例えば船５０２からブイ５２０へのペイロードの輸送ブリッジとして機能する。各々のブイは、２またはそれより多いＵＡＶ１１４の着陸および／またはハウジングを支持するように構成され得る。従って、第１のＵＡＶ１１４は、船５０２からブイ５０４へ、ペイロード（例えば、モジュール、包装、または他のアイテム）を送達し（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）得る。ペイロードは、第１のＵＡＶ１１４から、プラットフォーム１０４に駐車された第２のＵＡＶ１１４へ移され得、そこで、第２のＵＡＶ１１４は、ブイ５０４によって完全に充電されている。第１のＵＡＶ１１４は、後に用いられることを予期して再充電または燃料補給するために、ブイ５０４の電源とリンクし得る。それから、第２のＵＡＶ１１４は、ブイ５０４からブイ５０６へペイロードを輸送し得る。それから、ペイロードは、ブイ５０６で充電または燃料補給された第３のＵＡＶ１１４へ移され得る。それから、第３のＵＡＶが、ペイロードをブイ５１２へ輸送し得る一方で、第２のＵＡＶ１１４は、ブイ５０６で再充電または燃料補給される。そのようなプロセスは、ペイロードが、ブイ５２０かまたは別の目的地へ送達されるまで継続する。よって、２またはそれより多いＵＡＶ１１４を共に支持することで、ブイネットワークは、（ブイであろうと、またはブイネットワークの範囲での別の場所であろうと）ネットワーク内の任意の地理的場所へペイロードをより効率的に送達する（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）ために、ＵＡＶ１１４のリレーシステムを提供することが可能である。いくつかの実施では、ＵＡＶ（または他の送達デバイス）は、ブイにおいて、別のＵＡＢへそのペイロードを移すことなく、再充電および／または燃料補給し得る。これは、源から目的地の場所へのネットワークに沿ったアイテムの送達プロセスを有利に単純にし（ｓｉｍｐｌｙ）得る。

図６は、ブイ３００を効率的に展開するための例示的なプロセス６００である。プロセス６００は、ベースモジュールを目的地の場所へ送達することによって始まる（ステップ６０２）。例えば、ハウジング１０２のベース要素（例えば、図３の１０２ｄ）は、第１のＵＡＶ１１４によって最初に送達され得る。

プロセス６００は、二次モジュールを目的地の場所へ送達することによって継続する（ステップ６０４）。例えば、ハウジング１０２の第２の部分（例えば１０２ｃ）が目的地へ送達され得る。

プロセス６００は、ブイ３００を組み立てることによって継続する（ステップ６０６）。例えば、ハウジングモジュール１０２ｄは、モジュール１０２ｃの存在を検出する（近接および／または接触）センサを含み得る。ハウジングモジュール１０２ｄは、ハウジングモジュール１０２ｄに接続されるアセンブラ２２０を含み得、アセンブラ２２０は、モジュール１０２ｃをモジュール１０２ｄと係合させる。続いて、モジュール１０２ｃは、検出されたときに、モジュール１０２ｂをモジュール１０２ｃと係合させるアセンブラ２２０係合機構を含み得る。

プロセス６００は、追加の二次モジュールが送達される用意が整っているか否かを決定することによって継続する（ステップ６０８）。例えば、第３の部分（例えば、図３の１０２ｂ）および第４の部分（例えば、図３の１０２ａ）は、目的地の場所へ送達される用意が整っていることがある。追加の二次モジュールが送達されるのを待っている場合、プロセス６００は、ステップ６０４で継続する。さもなければ、ブイ３００は、完璧に組み立てられ、プロセス６００は終了する（ステップ６１０）。

本明細書中の例は、ブイおよびブイネットワークに関するシステムおよび方法を説明する一方で、本明細書で説明された技術は、地上または宇宙ベースの輸送ネットワークへ同じく適用され得、これは、ブイネットワークを伴ってまたは伴わずに動作する地上のＵＡＶターミナルネットワークを含む。例えば、地上ベースのＵＡＶターミナルネットワークは、ＡｌａｓｋａのＡｎｃｈｏｒａｇｅとＡｌａｓｋａのＥａｇｌｅ（離れた町）との間で展開され得る。ＵＡＶターミナルのネットワークは、有人飛行のリスクを最小化して、ＡｌａｓｋａのＥａｇｌｅへ、およびＡｌａｓｋａのＥａｇｌｅからのペイロード（例えばＵ．Ｓ．ｍａｉｌ）の効率的な送達を可能とし得る。別の例では、ブイネットワークは、ＡｌａｓｋａのＦｏｒｔ Ｒａｎｄａｌｌと、ベーリング海にあるＡｔｔｕ島のＡｌａｓｋａのＡｔｔｕとの間でのペイロードの送達および返却を可能とし得る。

本発明のシステムおよび方法に関わる方法は、非一過性のコンピュータ使用可能および／または可読な媒体を含むコンピュータプログラム製品で具現化され得ることが、当業者にとって明らかであるだろう。例えば、そのようなコンピュータ使用可能媒体は、ＣＤ ＲＯＭディスク、従来的なＲＯＭデバイス、もしくはランダムアクセスメモリ等の読み出し専用メモリデバイス、ハードドライブデバイスもしくはコンピュータディスケット、フラッシュメモリ、ＤＶＤ、または、任意の同様のデジタルメモリ媒体から成り、コンピュータ可読プログラムコードがそこに記憶され得る。

随意に、システムは、慣性操縦システム、ドップラーセンサ、高度計、ホログラムのマップの集合部分にセンサを固定させるためのギンブリングシステム、全地球測位システム（ＧＰＳ）、長基線（ＬＢＬ）操縦システム、超短基線（ＵＳＢＬ）ナビゲーション、または任意の他の適切な操作システムを含み得る。

そのような側面は、例としてのみ提供されることが、当業者にとって明らかであるだろう。数多くの変更物、代替、変化および代用が本発明に関係する当業者によって採用され得ることが理解されるはずである。

よって、本発明は、本明細書に開示される側面に限定されず、以下の請求項から理解されるべきであり、その請求項は、法律の下で可能とされる限り広範に解釈されることが理解されるであろう。

Claims (5)

1. 停泊システムであって、前記停泊システムは、
   水面で正の浮力であり、かつ、前記水面よりも下のある深さで負の浮力である複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）と、
   前記複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）の一部の浮力を正の浮力から負の浮力に低減することにより、前記複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）の前記一部を前記水面よりも下に沈ませるように構成されているアセンブラ（２２０）であって、前記アセンブラ（２２０）は、前記複数の接続された浮力要素の一端に停泊要素（１０６、４０８）を追加することによって、前記複数の接続された浮力要素の前記一部の浮力を変化させる、アセンブラ（２２０）と
   を備え、
   前記複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）のそれぞれは、水面よりも下の特定の深さで崩壊するように構成されているブラダーを含む、停泊システム。
2. 前記ブラダーは、０．５Ｋｇ以下、または、１Ｋｇ以下、または、１．５Ｋｇ以下、または、２Ｋｇ以下、または、５Ｋｇ以下、または、１０Ｋｇ以下である、請求項１に記載の停泊システム。
3. 前記停泊要素（１０６、４０８）は、周囲の水域よりも高い密度を有する材料を含む、請求項１に記載の停泊システム。
4. 前記停泊要素（１０６、４０８）は、０．５Ｋｇ以下、または、１Ｋｇ以下、または、１．５Ｋｇ以下、または、２Ｋｇ以下、または、５Ｋｇ以下、または、１０Ｋｇ以下、または、５０Ｋｇ以下、または、１００Ｋｇ以下、または、１０００Ｋｇ以下である、請求項３に記載の停泊システム。
5. 停泊システムを展開する方法であって、前記方法は、
   複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）を水面に位置付けることであって、前記複数の接続された浮力要素は、前記水面で正の浮力であり、かつ、前記水面よりも下の特定の深さでは負の浮力であり、前記複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）のそれぞれは、前記特定の深さで崩壊するように構成されているブラダーを含む、ことと、
   アセンブラ（２０２）を使用して、前記複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）の一部の浮力を正の浮力から負の浮力に低減することにより、前記複数の接続された浮力要素（４０２、４０４、４０６）の前記一部を前記水面よりも下に沈ませる、ことと、
   前記アセンブラ（２０２）によって、前記複数の接続された浮力要素の前記一部の浮力を変化させることであって、前記浮力を変化させることは、前記複数の接続された浮力要素の一端に停泊要素（１０６、４０８）を追加することによって行われる、ことと
   を含む、方法。