Research on Efficient And Precise Navigation of An AUV Based on Acoustic Measurement of Dstance from Signle Reference Point

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H01650
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 渡邊 佳孝 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋工学センター, 技術研究員 (40359138)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 水中音響測位 / AUV / 海中無人探査機

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、海中無人探査機、特に自律型であるAUV（autonomous underwater vehicle）の位置計測に関し、従来の測位手法に対して高精度と運用効率の両立を目標とするものである。
本年度は、関連研究および現状市販されている関連製品の調査を実施するとともに、理論およびシミュレーションによる手法検討・精度評価を行った。まず、従来の高精度な音響測位手法であるLBL（long baseline）方式（基準局として海底に３本以上の音響トランスポンダを配置）に対し、基準局を一つとした場合の処理手法、他のナビゲーション機器との統合について検討、シミュレーションを実施した。他機器の性能や機体の運動状況（基準局との位置関係の変化状況）による測位精度の違いを推定した。最終的には、運用手法や手順にも反映させる必要がある。
また、ケースサイズ原子時計（Microsemi社製 CSAC SA.45）を調達した。測位に関しては、音響信号を往復させることにより計測の都度同期をとり測距することができるが、双方に高精度の時計を持つことで片道での測距ができる。AUVへの搭載品においては、小型、低消費電力であることが望まれるが、近年は電子基板に搭載できるケースサイズの原子時計が入手可能であり、これを採用することで手法設計の自由度が増す。本年度は、CSACを2個調達の後、精度の検証を実施した。実際の使用状況においては、海上と海中により使用環境に温度差が生じることがある。現在、温度差により、双方のドリフトの差がどの程度になるか、検証中である。この結果を基に、さらに手法検討および測位精度推定の実施を進める。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初提案時点の計画においては、ケースサイズ原子時計の他、海域での評価実験を実施するための実験装置のうち、処理基板等のハードウェアを調達の予定であったが、経費の不足により次年度に調達とした。海域実験の実施内容（手法を実現するための処理のうちどこまでをリアルタイム処理での実証とし、どこからを後処理で評価するか等）については、次年度の経費に合わせて調整する。

Strategy for Future Research Activity

ケースサイズ原子時計の、使用環境によるドリフト状況等の検証を進める。その結果を手法検討・精度評価に反映させ、引き続き検討を進める。
次年度後半において、傭船等による実海域での実験を計画する。実験においては、水深数十～数百m程度の海域において、基準局としての海底設置の装置および浮体装置、探査機模擬としての実験船からの吊下装置を用いた構成を想定して検討を進める。実験装置に必要なハードウェアおよびソフトウェアの調達を進める。調達済みのケースサイズ原子時計は実験装置に組み込み、手法の検証と合わせて、原子時計自体の評価も実施する。