ブラックボックス化されているＧＮＳＳ測量機の機能・原理可視化教材の開発

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1. 研究背景及び目的近年の産業現場では自動化・効率化・省力化が進展し、従来アナログ的な人間の感覚によって操作されてきたものが次々に様々なセンサーやロボットに置き換えられている。教育現場においても産業現場で用いられる最新機器を導入した技術教育が行われているが、その成果物が得られる過程は最新機器内のブラックボックスの中で数値化及び演算が行われる。学生が実践的技術者として産業現場にスムーズに順応するためには最新機器のマニュアル的な操作技能を習得することも必要であるが、同時にそのブラックボックス化された内部構造や動作原理を理解することが大変重要である。本研究ではGNSS測量技術を題材に取り上げ、実用のGNSS測量機の機能・原理を忠実に再現しつつ、学習する上でのブラックボックスを可能な限り排除した機能・原理可視化教材の開発を目的とした。2. 研究内容(1)観測フィールド、衛星モデル及び受信機モデルを作製し、机上にGNSS測量システム全体を再現した。(2)衛星モデルに搭載させた加速度センサーによる自己位置標定と電波の送受信の制御による受信機モデルの座標決定を行うためのプローグラムソースを作成した。(3)以上、完成したGNSS測量システムモデルについて衛星モデル及び受信機モデルの位置や森林模型及び構造模型の配置などの測定条件を変化させながら様々の条件において動作確認を行った。3. 研究成果本研究では, GNSS測量システムを構成する衛星モデル・受信機モデルを作製し、GNSS測量システム全体の機能・原理を可視化する教材を開発した。動作確認では構造物模型や森林模型を受信機モデル周辺に配置した際のマルチパスによる影響や電波強度の低下が確認され、GNSS測量機の実用上の問題点を疑似的に経験できる教材となっている。今後は本教材を学生実験等で実践し、教育効果を検証する予定である。また、論文発表等を通じてここで得られた成果を広く周知・公開していきたい。