Construction of a Message Collection/Delivery System by Means of UAVs in Large-Scale Disaster

本研究では, 大規模災害時の情報通信インフラ復旧までの緊急の通信手段について検討し, ドローンを用いたメッセージ集配信システムの構築法について提案している. メッセージ集配信システムは, 地域に複数存在する避難所上空にドローンを飛行させ, 避難所とドローン間でデータ送受信を行うシステムであり, 高品質・高信頼なデータ送受信を可能とするドローンの配置箇所の決定と配置箇所間でのドローンの飛行経路の決定方法が主要な技術課題となる. ドローンの配置箇所の決定方法については, ドローンが飛行する領域での受信電力強度(RSS)マップ推定に基づく方法について検討した, 広大な領域でRSSマップを推定するのは, コスト, 時間の面で非効率であり, 本研究では一部のRSS値の観測情報からRSSマップ全体を推定する手法として, テンソル再構成およびグラフラプラシアンを用いた手法を提案した. 両手法ともに効率的なRSSマップ推定が可能であることを計算機によるシミュレーション実験および実測に基づく実験により確認した. また, ドローンの飛行経路については, 運搬経路問題(VRP : Vehicle Routing Problem)の一つとして定式化して最適経路を求めるとともに, RSSマップ推定と合わせた総合的な性能評価によりその有効性を確認した. 本研究で得られた成果は, 学術雑誌での論文掲載, 国内外での学会発表により発表した.

本研究では, 大規模災害時の情報通信インフラ復旧までの緊急の通信手段について検討し, ドローンを用いたメッセージ集配信システムの構築法について提案している. メッセージ集配信システムは, 地域に複数存在する避難所上空にドローンを飛行させ, 避難所とドローン間でデータ送受信を行うシステムであり, 高品質・高信頼なデータ送受信を可能とするドローンの配置箇所の決定と配置箇所間でのドローンの飛行経路の決定方法が主要な技術課題となる. ドローンの配置箇所の決定方法については, ドローンが飛行する領域での受信電力強度(RSS)マップ推定に基づく方法について検討した, 広大な領域でRSSマップを推定するのは, コスト, 時間の面で非効率であり, 本研究では一部のRSS値の観測情報からRSSマップ全体を推定する手法として, テンソル再構成およびグラフラプラシアンを用いた手法を提案した. 両手法ともに効率的なRSSマップ推定が可能であることを計算機によるシミュレーション実験および実測に基づく実験により確認した. また, ドローンの飛行経路については, 運搬経路問題(VRP : Vehicle Routing Problem)の一つとして定式化して最適経路を求めるとともに, RSSマップ推定と合わせた総合的な性能評価によりその有効性を確認した. 本研究で得られた成果は, 学術雑誌での論文掲載, 国内外での学会発表により発表した.