長期海中観測を想定した水中音響通信による高精度時刻同期手法の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25630403
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology
• Principal Investigator: 近藤 逸人 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 准教授 (40361802)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ソーナー / 水中音響通信 / 時刻同期 / DSP / FPGA

Outline of Annual Research Achievements

地球環境問題や資源問題を背景として海洋における長期観測の重要性が強調され、海中に分散配置される観測ノードや移動プラットフォームなど、複数のノード間の時刻同期が重要な技術課題として注目されている。本研究の目的は、水中音響通信技術とチップスケール原子時計を使って、海中で分散独立する観測システム間で高精度な時刻同期を実現する手法を開発することにある。本研究は、ソーナーおよび水中音響通信の技術と、デジタル・シグナル・プロセッサ（DSP）の技術を応用して融合することにより、水中機器間の高精度な時刻同期を実現しようとするところに特色があり、海底資源探査などのアプリケーションに向けて将来実用化されることが期待される。
今年度は、送信と受信を行うことのできるシステムを2式（A、B）構築し、送信波を単一周波数のバースト波から変調波にすることで時刻検出の精度を向上させ、水槽実験により、１）AからBへ一定間隔で送信した場合の受信間隔のばらつきを評価、２）BがAから信号を受信して一定時間後にAに向けて返信し、Aがこれを受けて求めた往復時間のばらつきを評価、３）計算した片道到達時間を発信間隔によりAからBへ伝達する時間のばらつきを評価することを行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

水中音響により通信の往復時間を計測し、求めた時間を送信間隔の変化に表して伝達するアルゴリズムを用いて、これを送受信の機能を持つシステムを2式準備して実装し、通信の往復に要する時間を計測して伝達するところまでは検証することができた。この部分は順調である。ただし、原子時計を組み合わせて、実際に時刻を同期させるというところまでは到達していないため、やや遅れていると自己評価する。

Strategy for Future Research Activity

パケット通信の送信間隔を使って時刻同期を行わせるアルゴリズムを具体的に実装し、実験的に知見を得て試行錯誤しながらブラシアップを図る予定である。

Causes of Carryover

プログラムの実装作業を学内のマンパワーにて賄えたことと、打合せ、水槽実験を全て大学内で済ませることができたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

プログラム実装作業のうち学内で賄いきれない部分の外注、ソーナー業者との打合せ、実験旅費、学会発表旅費および消耗品購入にあてる。