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

基于自主水下机器人的水下环境3D图像映射方法

基本信息

批准号：
06J10613
负责人：
巻俊宏
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

今年，我们将在AUV Tri-Dog 1上实施去年开发的“自动水下航行器（AUV）对海底表面进行图像观察所需的导航方法”，并通过水族馆实验进行调整。的准确性。 8月16日至22日在鹿儿岛湾塔吉里喷气孔带进行的观测实验中，Tri-Dog 1进行了12次全自动观测，历时29小时，成功获得了约3000平方米的海底图像。一张地图。他在多个国际会议上展示了他的研究成果，并将其汇编成博士论文。所提出的方法的概要如下。 1）实时、高精度的定位方式：GPS不能在水下使用，传统的声学定位方式精度和稳定性不足。因此，我们使用安装在 AUV 上的剖面声纳发现了安装在海底的声学反射材料，并开发了一种相对于这些声学地标进行定位的方法。通过结合使用粒子滤波器的概率估计，提高了针对传感器噪声的鲁棒性。 2）基于周围环境的动态路线规划方法：观测路线是预先指定的，但为了安全、高效地进行观测，需要根据周围环境实时改变路线。在该方法中，根据观察到的地标和地形起伏，我们接近地标并对它们进行成像，避免碰撞，并规划一条路线，即使在高度起伏的地形中也能避免碰撞。