2020 Fiscal Year Research-status Report
通信と制御のクロスレイヤ設計による無線制御方式の最適化
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18K04134
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
小林 健太郎 名城大学, 理工学部, 准教授 (40583878)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 制御通信 / 無線制御 / クロスレイヤ設計 / 統合最適化 / 誤り訂正符号 / 予測制御 / 802.15.4 / 多元接続 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，産業機器やロボットを無線により遠隔制御を行う無線制御システムについて，通信と制御のクロスレイヤ最適化によるシステムの高性能化に取り組んだ．
・一対多型の無線制御システムのための多元接続方式の高効率化：コントローラが複数のロボットと無線フィードバック制御を行うIEEE802.15.4規格を用いた多元接続方式の高能率化に取り組んだ．これまでに提案した，ブロードキャスト通信を用いてコントローラが制御対象に一括して制御情報を伝送する方式について，その方式に基づいたコントローラの最適化を考案し，更なる制御品質の改善を示した．
・自律分散型の無線制御システムのための多元接続方式の高効率化：自立型移動ロボットの集合を行う合意制御について，位置情報を近隣と情報交換する際に，近隣から取得した位置情報を次の制御周期で自身の位置情報とともに送信することで近隣から得られる情報を増やす情報転送手法を考案し，その性能評価と性能改善に取り組んだ．
・無線制御システムのためのクロスレイヤ冗長化による高信頼化：無線フィードバック制御システムにおいて，これまでに提案した，制御レイヤのパケット化予測制御と，通信レイヤの誤り訂正符号化を組み合わせたクロスレイヤ冗長化について，符号化・復号方法について性能評価と性能改善に取り組んだ．
・ROSフレームワークに基づいたネットワーク化制御方式：小型移動ロボットを用いたROS実験環境の構築を進め，コントローラが複数のロボットとのフィードバック制御を行う際の制御情報の通信にかかる実際の通信時間とROS1およびROS2のオーバーヘッドについて制御台数や制御周期との関係性の評価に取り組んだ．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
令和2年4月に研究代表者が異動し，研究環境が一新されたことに加え，コロナ禍のため入構が制限されたため進捗が遅れた．
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| Strategy for Future Research Activity |
サブテーマ(1)(システム制御の理論を応用した通信資源割当方式)については，多元接続方式の高効率化と冗長化による高信頼化をさらに発展させ，通信と制御の最適化の検討を深める．
サブテーマ(2)(ROSフレームワークに基づいたネットワーク化制御方式)については，ROS2フレームワークによる無線制御システムについて，自己位置推定（SLAM）に必要な通信と制御の最適化の検討を深める.
本研究課題で得られた研究成果は，電子情報通信学会，IEEEの各研究会・国際会議等を通じて公表し，関連研究者の意見を取り入れ研究を進展させていく．また，得られた研究成果をまとめ，学会論文誌へ投稿し，成果を公表していく．
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| Causes of Carryover |
研究進捗が遅れたため，次年度の研究発表と計算設備の拡充に利用する．
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