2023 Fiscal Year Annual Research Report
UAV搭載型ディスドロメータの開発および雨滴粒径・降雨強度の鉛直・縦横断移動測定
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22K18834
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
仲吉 信人 東京理科大学, 創域理工学部社会基盤工学科, 准教授 (90706475)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | UAV / ディスドロメータ / XRAIN / 雨滴粒径分布 / 降雨強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ディスドロメータとは雨滴粒径と降雨強度を測定するセンサの総称である。雨滴粒径分布は降雨レーダによる雨量測定に不可欠な情報であり、降雨レーダが推定する雨滴粒径分布の妥当性を評価するためには上空の雨滴粒径分布を計測する必要がある。本研究では、小型・低消費電力・低コストの新たなディスドロメータの開発、および開発した機器をUAVに搭載し雨滴粒径・降雨強度の鉛直-縦横断移動測定を実現することを目的した。
2023年度は、イメージディスドロメータ（＊１）を撮影システムから刷新した。Spresenseマイコンを用いカメラシステムを自作、小型ワイパーの使用により、イメージディスドロメータの大幅な小型化・低消費電力化に成功した。
２０２４年度は小型化したイメージディスドロメータのUAVへの搭載化を行った。防水ドローンを用い、ディスドロメータを搭載するための治具を設計・製作した。また、UAVで飛行・ホバリング時の雨滴粒径分布の測定精度について検討した。具体的には、平板に付着した雨滴がホバリング時に風により変形しないかを風洞実験およびドローンを用い検証し、風速10 m/sまでは画像解析による雨滴粒径算出に問題にならないことが確認された。風速10m/s以上ではUAVの操縦に支障が生じた。本課題終了時点での本機器の運用限界は風速10m/sである。地上設置したLPMによる雨滴粒径分布と、本装置で測定した雨滴粒径分布には高い相関があることが確認された。降雨レーダーにより推定された雨滴粒径分布との比較まではまだ完了できておらず、引き続き研究が必要である。
＊１：イメージディスドロメータとは、申請者が開発した雨滴粒径・降雨強度の新たな測定原理である。透明平板に付着した雨滴を撮像し、画像解析により雨滴のフットプリントを自動同定し、室内実験により定めた関係式よりフットプリントの面積を球等価直径への変換する。
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