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Development of reliable wireless network technology for drone swarm activities in underground spaces where wireless communication is difficult

Research Project

Project/Area Number 21K18746
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

Ishihara Susumu  静岡大学, 工学部, 教授 (10313925)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords下水管検査 / ドローン / 映像ストリーミング / マルチホップ通信 / 無線LAN / 位置追跡 / 下水道維持管理 / UAV / マルチホップ無線通信 / ビデオストリーミング / UAV隊形制御 / 音声ビーコン測位 / マルチホップ無線ネットワーク / UAV陣形制御 / 位置推定 / UWB / 音声位置推定 / 映像伝送 / アドホックネットワーク
Outline of Research at the Start

下水道等の老朽地下管路の省力化、短時間検査をするための基盤技術として、複数の小型ドローンによる協調動作によって、長距離の無線通信が困難な地下管路内でも常時接続の映像通信、遠隔操作を可能とするための無線ネットワーク制御技術(通信品質・ドローンでの観測対象領域・移動計画に応じたドローン陣形の制御手法、ドローン陣形と通信品質に応じたデータ・制御パケットの送信制御手法)を開発する。

Outline of Final Research Achievements

As the fundamental technologies for realizing a realtime video surveillance of narrow sewer pipes using wireless-operated drones (UAVs) and self propelling robots (UGVs), we developed a UAVs/UGVs formation control strategy for realizing reliable control and video streaming, video streaming and control command transmission protocol for 1-ch wireless multihop networks, and machine tracking methods based on acoustic beacons.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年の法律改正により下水道における危険箇所に関しては5年ごとの検査が義務づけられたが、検査コストの高さから、基礎自治体の大きな負担になっている。下水道検査の効率化は喫緊の課題であるが、従来型の検査用ロボットは有線接続を前提としており、現場での取り回しが面倒であり、無線で利用できる検査装置が求められている。本研究で開発した技術は、無線LANでの通信距離が限られる小口径下水管でリアルタイムでの映像検査を無線の検査装置(UAV/UGV)で実施するための基礎礎術である。同様の技術開発は国内外で例がなく、同技術はUAV/UGVを複数用いた検査システムを実現する上で有用である。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Design and Implementation of a Video-Frame Localization System for a Drifting Camera-Based Sewer Inspection System2023

    • Author(s)
      Yusuke Chikamoto, Yuki Tsutsumi, Hiroaki Sawano, and Susumu Ishihara
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 23 Issue: 2 Pages: 793-793

    • DOI

      10.3390/s23020793

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Multi UVs-Based Narrow Sewer Inspection System - UVs Formation Control and Video Streaming2023

    • Author(s)
      Susumu Ishihara, Yusuke Chikamoto, Yuki Tsutsumi and Thanh V. Pham
    • Organizer
      2023 IEEE Vehicular Networking Conference
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Intermittent Multi-hop Video and UAV Control Command Transmission for Sewer Inspection2023

    • Author(s)
      Yuki Tsutsumi, Thanh V. Pham, Susumu Ishihara
    • Organizer
      The 21st International Conference on Pervasive Computing and Communications
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複数の無線自走ロボットを用いた小口径下水管検査のための陣形制御手法の設計と実装2023

    • Author(s)
      近本祐介,Thanh V. Pham, 石原進
    • Organizer
      情報処理学会 第92回高度交通システムとスマートコミュニティ(ITS)研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数台の浮流無線カメラを用いた小口径下水管検査のためのSRTベース協調映像伝送プロトコルの性能評価2023

    • Author(s)
      清水裕斗,Thanh V. Pham, 石原進
    • Organizer
      第85回情報処理学会全国大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Acoustic Beacons-based Long-range Localization of Wireless Cameras Drifting in a Narrow Sewer Pipe2022

    • Author(s)
      Kento Maruyama, Thanh V. Pham, Susumu Ishihara
    • Organizer
      2022 ACM International Conference on Systems for Energy-Efficient Buildings, Cities, and Transportation
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複数UAVを用いた下水管検査システムのための映像データとUAV制御情報の間欠的マルチホップ伝送プロトコルの評価2022

    • Author(s)
      堤悠喜, Thanh V. Pham, 石原進
    • Organizer
      情報処理学会 第91回高度交通システムとスマートコミュニティ(ITS)研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数ドローンを用いた下水管検査システムのための映像データとドローン制御情報のマルチホップ伝送プロトコルの設計2022

    • Author(s)
      堤悠喜, 近本祐介, 石原進
    • Organizer
      情報処理学会 マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2022)シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 小口径下水管検査のための浮流型観測機の音波による位置モニタリングシステムのプロトタイプ実装2022

    • Author(s)
      丸山健斗, 堤悠喜, 近本祐介, 石原進
    • Organizer
      情報処理学会 マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2022)シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 小口径下水管内におけるSRTベースの協調映像伝送プロトコルのデータ転送性能2022

    • Author(s)
      立花誠也, 石原進
    • Organizer
      情報処理学会 第190回マルチメディア通信と分散処理(DPS)・第96回コンピュータセキュリティ合同研究発表会 (CSEC)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 音波による小口径下水管内における浮流型観測機の位置推定に関する検討2022

    • Author(s)
      丸山健斗, 近本祐介, 堤悠喜, 立花誠也, 石原進
    • Organizer
      電子情報通信学会 センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会 (SeMI)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 複数UAVを用いた小口径下水管検査のための陣形制御手法の検討2021

    • Author(s)
      近本祐介, 堤悠喜, 石原進
    • Organizer
      情報処理学会 第101回モバイルコンピューティングと新社会システム・第87回高度交通システムとスマートコミュニティ合同研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 複数移動無線端末を用いた下水管検査における端末制御と映像データ転送のためのマルチホップ通信手法の一検討2021

    • Author(s)
      堤悠喜, 近本祐介, 石原進
    • Organizer
      情報処理学会 101回モバイルコンピューティングと新社会システム・第87回高度交通システムとスマートコミュニティ合同研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 小口径下水管内における高信頼性UDPベースプロトコルを使用した際のデータ転送性能2021

    • Author(s)
      立花誠也, 近本祐介, 堤悠喜, 石原進
    • Organizer
      電子情報通信学会 センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会 (SeMI)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 静岡大学学術院工学領域 石原研究室

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/ishilab/

    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-07-13   Modified: 2024-01-30  

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