2016 Fiscal Year Research-status Report
海洋環境を利用したフリーフォール型海底観測装置の高精度位置推定の開拓
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16K06913
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小池 義和 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (30251672)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森野 博章 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (50338654)
清水 悦郎 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (60313384)
広橋 教貴 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (90376997)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 慣性航法 / 海洋調査 / フリーフォール / 海底資源探査 / SURF / PIV / カルマンフィルタ / 位置推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガラス球にステレオ視カメラ，慣性センサを内蔵した観測機を構成し，船舶運航実験用水槽及び実海域での位置推定精度の実験を行っている．今年度は，慣性センサの評価を中心に，データ取得頻度を100Hzで行い，拡張カルマンフィルタを適用することで，得られる位置推定精度の確認を行った．実験水槽では，観測機をクレーンに吊り下げ，移動させ，慣性センサから得られた軌跡との比較を行っている．提案している手法は，陸上である程度の加速度が与えられた場合に，十分な位置精度が得られることを確認した手法を用いている．同様なアルゴリズムで，水中での位置推定を試みたが，陸上と比較して１０分の１以下の加速度のため，正確な移動方向を推定が困難なことを確認している．今後，慣性センサの適用を数秒以内にとどめ，静止系からの距離センサを併用することで，位置推定精度の向上を検討する予定である．また，内蔵されたカメラによる撮影映像をSURF(Speeded Up Robust Features)を用いることで特徴点を抽出して，位置推定を試みている．今年度は陸上での運用を行ったが，十分な位置推定精度を得るまでに至っていない．また，実海域得られた画像に対して，特徴点が得られるかの解析も行っている．また，特徴点が得られるように，気泡発生装置をガスボンベと電気分解の２つの方法により試みている．気泡は，比較的移動速度が遅い場合には，有効な特徴点となりうるが，水平方向の移動に問題点がある．今後，全周カメラでの撮影を試みる予定である．また，気泡を用いた挙動推定では，PIV（Particle Image Velocimetry)を用いて泡の軌跡推定から観測機の挙動推定を行っている．実海域では，潮流のため，観測機が不規則な振動を行うため，PIVだけでは十分な軌跡推定を得ることが困難なことが確認された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
慣性センサのデータ取得精度が十分でないため，カルマンフィルタへの適用で十分な精度が得られていない．また，気泡を用いた位置推定では，ガスボンベを用いた場合，気泡径のばらつきが大きく，上昇速度に差がある．また，電気分解を用いた場合，気泡径が小さく，内蔵したカメラで十分区別するのが困難な状況となっている．また，気泡の動きが不規則なため，PIV法をそのまま適用するのが困難な状況である．本来は，今年度である程度の推定結果が得られる予定であったが，慣性センサ，画像解析による位置推定のいずれも十分な成果がえられたいないため，本来の計画よりやや遅れた状況となっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，可視光を用いた距離測定装置を実現し，慣性センサによる位置推定精度の改善を試みる．また，画像解析による位置推定では，陸上での特徴量抽出精度を高めてから，海中の位置推定を試みる予定である．
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| Causes of Carryover |
共同研究者との話し合いで，今年度の予算の一部を次年度以降に回す必要があるため，差額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
共同研究者から今年度，実海域での実験で使用予定であるとの連絡を受けている．
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