2019 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative wave monitoring system using autonomous drones
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17K06958
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
和田 良太 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (20724420)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 健 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (90183433)
中村 裕子 東京大学, 総括プロジェクト機構, 特任准教授 (40600698)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 波浪予測 / 波浪計測 / ドローン / 自律飛行 / 安全 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本周辺海域における海洋利用が期待されるが、不規則な波浪が海上作業の大きな妨げとなっている。本研究では、海上オペレーションの安全性・効率・経済性を向上させるための「自律飛行型ドローンによる波浪モニタリングシステム」を提案している。これは自律飛行するドローンを海上に展開し、着水または飛行中に水面変位を観測するシステムであり、更にはこの観測情報を用いて数十秒後に水面変位予測をターゲットとしている。本研究期間以前に挑戦的萌芽研究において「Droneを利用した次世代波浪予測法の構築」に取り組み、沿岸におけるドローンの遠隔操作での飛行・離着水、水槽実験および沿岸海域での水面変位の計測精度、そして多点波浪計測データを用いた波浪予測アルゴリズムを構築している。
本研究期間において、そのシステム構築に向けた更なる研究として主に以下２点に取り組み、以下の研究実績を上げた。
1)自律型飛行ドローンによる波浪モニタリングシステムの実海域における技術実証：自律制御による目標海域への飛行・着水・計測・離水・帰還の技術を開発した。また天草市の沿岸海域においてターゲットレンジである500mの海域において、上記のオペレーションの自律実証に成功した。これによりドローンを用いた簡易展開可能な波浪計測の技術セットが確立できた。
2)海面着水型波浪観測システムにおける予測精度の向上：海面追随性を向上させ、水面変位の計測精度を高めた。また実海域で問題となる漂流現象に着目し、海面過程の力学に基づく予測と機械学習にもとづく予測を融合させた新たな予測アルゴリズムを構築した。
本システムの実証試験の成功は、従来の波浪観測手法を効率・経済性・即時性という観点で革新的に変えるという意義がある。また波浪予測が実現すると安全性や効率向上に加えて、海洋における活動の自動化・ロボティクスの導入など新たな技術革新に繋がることが期待される。
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