2019 Fiscal Year Research-status Report
水域ネットワークを構成して底質を一括走査する協調型環境調査船システムの開発
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17K01346
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| Research Institution | Yuge National College of Maritime Technology |
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Principal Investigator |
田房 友典 弓削商船高等専門学校, 情報工学科, 教授 (20321507)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 環境調査 / 水域ネットワーク / Zigbee / 底質調査 / 協調船 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，災害や事件が発生したときの緊急の底質調査，大型船が運航できない港湾などの浅瀬，湖や河川等の底質調査を短時間かつ高精度で行うことを目的とする．
平成29年度，新たに船体構造の設計と２隻の調査船の構築を行い，従来の調査船に比べて重量を半減した．また，複数隻の調査船と陸上との通信方法を検討し，１対多による水域ネットワークの構築をした．さらに調査船のモニタリングを行うソフトウェアの開発を行った．
平成30年度は，開発したモニタリングソフトを用いて，山岳地帯の湖として御釜（宮城県刈田郡蔵王町）の底質調査を実施した．調査船はリモートコントローラーで適切に制御できたが，開発したモニタリングソフトは描画に遅延があり，調査船の動きとは一致せず，操船の支援を行うことはできなかった．
令和元年度はまず，ソフトウェアの描画遅延をなくすために，アルゴリズムと利用しているライブラリの再検討を行った．次に複数隻の位置情報や環境情報が取得できるようにモニタリングソフトを改良した．
前年度に構築した水域ネットワークを用いて，自律制御による複数隻による自動航行を研究開発する予定であったが，単体のみでの開発に留まった．単体の自律制御においては，計画通りの第1から第3までのステージに分け，アルゴリズムの開発に取り組んだが，実証実験が十分に行うことができず，複数隻の研究開発に取り組めなかったため，補助事業期間延長承認申請を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和元年度における進捗状況を「やや遅れている」と評価した理由について，令和元年度実施した２点の研究実績の概要に対して，それぞれ述べる．
１）平成30年度の実証実験により調査船から取得した位置情報や環境情報をモニタリングする描画スピードを改善する必要があった．データの改善として主に２点を行った．１つ目は，走査船から送られてくる送信データの効率化である．魚群探知機や環境センサーから取得した生データをすべて送信し，ソフトウェア側でデータの抽出を行っていた．送信側でデータの簡略化を行い，定義した順番で送信し，ソフトウェア側では受信したデータを直ちに描画へと処理できるように変更した．２つ目は，グラフィックライブラリの変更である．複数のグラフィックライブラリの評価を行い，目的に適したライブラリに変更を行った．本件に関しては，前年度に発生した新たな課題であったが，計画年度内での遂行ができた．
２）単体の調査船を自律制御により自動航行するアルゴリズムの研究開発を進めた．研究計画で考案していた３つのステージから船体の制御を行うアルゴリズムを開発して，実証実験による検証を繰り返した．しかし，実証実験は自然環境に大きく左右され，単体での自律制御のみの研究成果をえることができたが，複数隻の協調制御まで研究を進めることができなかった．このため，計画通りの進捗を得ることができず，「やや遅れている」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終の計画年度であったが，複数隻における調査船の協調制御が実施できていないため，補助事業期間延長承認申請を提出した．令和2年度の研究実施内容は，複数隻における調査船の協調制御アルゴリズムの開発が主な研究内容であるが，新型コロナウイルス感染症のため，学生は自宅から遠隔授業を行っている（現在，９月１日から授業再開予定）．また，10月以降になると，日没も早くなり気象条件も安定しにくい．このため，調査船による実証実験から，シミュレーションによる協調制御アルゴリズム開発を行う．
協調船は主船と従船から成り，計画では従船にカメラを取り付け追従するアルゴリズムを開発予定であった．主船が船主方位を自由に変えた場合，光の影響を受けやすく画像処理が難しいため，開発した水域ネットワーク内で主船の位置情報（GPS）を共有する．従船は，主船の定期的に位置情報を取得し，2機のモータ制御を行う．必要に応じて，従船同士が位置情報を共有する必要性についても検討する．また，主船と従船の制御を視覚的にシミュレーションするソフトウェアの開発も同時に行い，研究成果をまとめる．
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| Causes of Carryover |
新たな公務の命を受け，対外的な業務や出張など例年よりも多くなり，計画通りの研究を進めることができなかったため，補助事業期間延長承認申請を提出した．また，新型コロナウイルス感染症のため，年度末には計画していた学会発表が中止となったため，旅費が利用できなかった．
令和２年度も新型コロナウイルス感染症の影響があるため，旅費への割り当てを減少させ，研究成果の遂行に努める．
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