自律型水中ロボットを用いた水中環境の3次元画像マッピング手法

本年度は、昨年度に開発した「自律型水中ロボット(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)が海底面の画像観測を行うために必要とされるナビゲーション手法」をAUVトライドッグ1号に実装し、水槽実験によって調整ならびに精度評価を行った。そして8月16日〜22日にかけて鹿児島湾たぎり噴気帯にておこなわれた観測実験によって、トライドッグ1号は述べ12回、29時間におよぶ全自動観測を行い、約3000平方メートルにわたる海底面の画像マップを作成することに成功した。研究成果を複数の国際学会で発表するとともに、博士論文として纏め上げた。提案手法の概要は以下の通りである。1)リアルタイムかつ高精度な測位手法:水中ではGPSが使用できず、また従来の音響測位手法は精度や安定性が不十分である。そこでAUVに搭載したプロファイリングソーナーにより海底に設置された音響反射材を発見するとともに、これら音響ランドマークに対して相対的に測位する手法を開発した。パーティクルフィルタによる確率的推定を採り入れることでセンサノイズに対するロバスト性を高めている。2)周辺環境に基づく動的経路計画手法:観測経路はあらかじめ指定されているが、安全かつ効率的に観測を行うためには周囲の環境に応じてリアルタイムに経路を変更する必要がある。本手法では観測されたランドマークや地形の起伏に応じて、ランドマークに接近してこれを画像観測し、衝突を回避し、また起伏の激しい地形においても衝突しないように経路計画を行う。

本年度は、昨年度に開発した「自律型水中ロボット(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)が海底面の画像観測を行うために必要とされるナビゲーション手法」をAUVトライドッグ1号に実装し、水槽実験によって調整ならびに精度評価を行った。そして8月16日〜22日にかけて鹿児島湾たぎり噴気帯にておこなわれた観測実験によって、トライドッグ1号は述べ12回、29時間におよぶ全自動観測を行い、約3000平方メートルにわたる海底面の画像マップを作成することに成功した。研究成果を複数の国際学会で発表するとともに、博士論文として纏め上げた。提案手法の概要は以下の通りである。1)リアルタイムかつ高精度な測位手法:水中ではGPSが使用できず、また従来の音響測位手法は精度や安定性が不十分である。そこでAUVに搭載したプロファイリングソーナーにより海底に設置された音響反射材を発見するとともに、これら音響ランドマークに対して相対的に測位する手法を開発した。パーティクルフィルタによる確率的推定を採り入れることでセンサノイズに対するロバスト性を高めている。2)周辺環境に基づく動的経路計画手法:観測経路はあらかじめ指定されているが、安全かつ効率的に観測を行うためには周囲の環境に応じてリアルタイムに経路を変更する必要がある。本手法では観測されたランドマークや地形の起伏に応じて、ランドマークに接近してこれを画像観測し、衝突を回避し、また起伏の激しい地形においても衝突しないように経路計画を行う。