複数の自律型水中ロボットの連携による海底面の広域画像マッピング手法

多自主水下机器人协作的海底表面广域图像测绘方法

基本信息

批准号：
20860029
负责人：
巻俊宏
金额：
$ 2.1万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20860029/
关键词：
海洋工学海洋探査知能ロボティクス自律型水中ロボット

项目摘要

本研究では海底を広域にわたって画像マッピングする手法として、相対位置計測が可能な複数の自律型水中ロボット(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)が交互に着底してランドマークとなることで広範囲・高精度なリアルタイム測位を行う「Leapfrog(馬とび) Positioning」を提案する。そして提案手法のキーテクノロジーである、音響によるAUV同士の相対測位・通信手法の研究開発を行う。本研究は海洋調査技術の発展に大きく貢献するものである。その成果は学問(地学、生物学、地球化学、考古学など)だけではなく、捜索・救助、資源探査、港湾施設の保守点検、テロ対策などさまざまな分野に役立つことが期待される。本年度はまず、AUVによるセンサフュージョンに関する基礎的なモデルの開発を行った。確率的状態推定手法であるパーティクルフィルタにより、AUVに搭載した複数のセンサ情報(速度、姿勢、ランドマークまでの距離・方位等)を確率的に融合して測位を行うものである。そして本手法を用いて鹿児島湾にて実海域実験を行った。また、この実験結果をもとに、ランドマークを音響測位装置とした場合について検討した。AUV同士の音響による通信・測位装置について大まかな仕様を決定し、試作を行った。ただし実際の通信・測位試験はまだできていない。また、次年度に予定している水槽試験に使用するための制御装置の設計を行った。

在这项研究中，作为一种在海底大面积图像测绘的方法，使用多个能够进行相对位置测量的自主水下航行器（AUV）交替降落在海底并作为地标，从而提供了广泛的海底区域图像测绘方法。 -区域，高精度图像映射方法，我们提出了执行实时定位的“Leapfrog Positioning”。我们还将开展AUV之间利用声学的相对定位和通信方法的研究和开发，这是该方法的关键技术。该研究将对海洋调查技术的发展做出巨大贡献。研究结果预计不仅适用于学术领域（地质学、生物学、地球化学、考古学等），而且适用于搜救、资源勘探、港口设施维护和检查以及反恐等多种领域。今年，我们首先开发了使用 AUV 进行传感器融合的基本模型。使用粒子滤波器（一种概率状态估计方法），通过概率融合来自安装在 AUV 上的多个传感器的信息（速度、姿态、到地标的距离、方向等）来执行定位。利用这种方法，我们在鹿儿岛湾进行了实际的海上实验。基于本实验的结果，我们还考虑了将地标用作声学定位装置的情况。我们确定了 AUV 之间声学通信和定位装置的粗略规格，并制作了原型。但尚未进行实际的通信和定位测试。我们还设计了一个控制装置，用于计划于明年进行的水族馆测试。