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低コストナビゲーションのための拡散変調光によるトランスポンダシステム

研究課題

研究課題/領域番号 14360147
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 農業機械学
研究機関東京大学

研究代表者

芋生 憲司  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (40184832)

研究分担者 横山 伸也  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (10358319)
海津 裕  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (70313070)
岡本 嗣男  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (40031215)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
2005年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2003年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2002年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
キーワードトラクタ / 位置測定 / ナビゲーション / 赤外線 / 変調光 / 画像処理 / 速度計 / 超音波 / ナビーション / 拡散光
研究概要

自律走行や,精密農法で必要となるナビゲーションシステムを低コストで実現するために,高精度の超音波速度計,光トランスポンダ方式による測距装置,およびオプティカルフローによる移動ベクトル検出の開発研究を行った。主な研究成果は以下の通りである。
超音波速度計については、著者らが以前に開発した超音波ドップラー速度計を改良し,精度を向上させた。これによりコンクリート面のような滑らかな路面でも安定した測定が可能になった。屋外での車載試験でも良好な結果が得られた。また擬似植物を音波の反射対象とした実験を行い,測定が可能なことを確認した。しかし植栽の密度が低い場合は誤差が大きくなった。更に,横滑りも含めた速度ベクトルを測定する可能性を確認した。
光トランスポンダによる位置測定については,一方向に限っての,拡散光による高精度の距離測定は可能であり,標準誤差は約3cmであった。しかし全周方向の測定器では方向による位相ずれが生じ,これを調節する必要があった。全周方向での測定では,日射量が少なければ,標準誤差は約5cmであった。日射量が多い時には,測定可能距離が短くなり,測定精度も低くかった。信号増幅等改良の必要がある。固定局2局と車載した移動局による位置測定は可能であったが,温度ドリフトの問題が残された。
オプティカルフローによる移動ベクトル検出については、ハフ変換を用いることで計算時間を短縮した2つのプログラムを作成した。一回の計測のための計算に要する時間は,約0.3sであり,従来の二次元相関法に比べて大幅に短縮された。移動距離に対する移動ベクトルの測定誤差の割合の平均値は約5%であった。測定範囲は今回の設定では,DX,DY各±30mm以内であり、リアルタイム測定には更なる改良が必要である。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (16件) 文献書誌 (12件)

  • [雑誌論文] マシンビジョンによる田植機の直進走行2005

    • 著者名/発表者名
      新川, 海津, 芋生, 横山
    • 雑誌名

      農業環境工学関連7学会2005年合同大会講演要旨 2005

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimation of vehicle's movement vector by optical flow using Hough transform2004

    • 著者名/発表者名
      徳田
    • 雑誌名

      International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agricultural and BIo-Systems Engineering 2004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Estimation of vehicle's movement vector by optical flow using Hough transform2004

    • 著者名/発表者名
      Tokuda et al.
    • 雑誌名

      International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agricultural and Bio-Systems Engineering(2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 画像処理を用いた田植機の自動直進2004

    • 著者名/発表者名
      中村, 海津, 芋生
    • 雑誌名

      農業機械学会第62回年次大会講演要旨 63

      ページ: 87-88

    • NAID

      130004369649

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimation of vehicle's movement vector by optical flow using Hough transform2004

    • 著者名/発表者名
      Tokuda, Imou, Kaizu, Yokoyama
    • 雑誌名

      International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agricultural and Bio-Systems Engineering 2004

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Vision-based Navigation of a Rice Transplanter2004

    • 著者名/発表者名
      Kaizu, Yokoyama, Imou, Nakamura, Song
    • 雑誌名

      CIGR International Conference 2004

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 農用車両のための超音波ドップラー速度計2003

    • 著者名/発表者名
      芋生, 海津
    • 雑誌名

      計測自動制御学会SI 2003 講演論文集 SI 2003

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 拡散変調光による移動体間の距離測定2003

    • 著者名/発表者名
      佐々木
    • 雑誌名

      農業機械学会第62回年次大会講演要旨 62

      ページ: 273-274

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultrasonic Doppler speed sensor for farm vehicles2003

    • 著者名/発表者名
      Imou, Kaizu
    • 雑誌名

      Proceedings of the SI 2003 of the Society of Instrument and Control Engineers

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Range finding between movable bodies using modulated diffuse light2003

    • 著者名/発表者名
      Sasaki et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 62th Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Machinery

      ページ: 273-274

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Range-finding between Vehicles Using Diffuse Light from LEDs2002

    • 著者名/発表者名
      芋生
    • 雑誌名

      Journal of the Japanese Society of Agricultural Machinery 64(2)

      ページ: 78-83

    • NAID

      10012319175

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Relative position measurement system for vehicles using diffuse light from LEDs2002

    • 著者名/発表者名
      芋生
    • 雑誌名

      Proceedings of the Conference on Automation Technology for Off-road Equipment 2002

      ページ: 230-238

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 拡散変調光による移動体間の距離測定2002

    • 著者名/発表者名
      佐々木
    • 雑誌名

      農業機械学会第61回年次大会講演要旨 61

      ページ: 317-318

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Range-finding between vehicles using diffuse light from LEDs2002

    • 著者名/発表者名
      Imou et al.
    • 雑誌名

      Journal of the Japanese Society of Agricultural Machinery 64(2)

      ページ: 78-83

    • NAID

      10012319175

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Relative position measurement system for vehicles using diffuse light from LEDs2002

    • 著者名/発表者名
      Imou et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Conference on Automation Technology for Off-road Equipment(2002)

      ページ: 230-238

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Range finding between movable bodies using modulated diffuse light2002

    • 著者名/発表者名
      Sasaki et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 61th Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Machinery

      ページ: 317-318

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 芋生: "高精度超音波ドップラー速度計の研究"農業機械学会誌 学術賞受賞論文梗概. 65(3). 3 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 芋生, 海津: "農用車両のための超音波ドップラー速度計"計測自動制御学会 SI2003 講演論文集. 2003. 3G1-5 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 佐々木, 芋生ほか: "拡散変調光による移動体間の位置測定"農業機械学会第62回年次大会講演要旨. 62. 273-274 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 林, 芋生ほか: "オプティカルフローを用いた車両の移動ベクトル検出"農業機械学会第62回年次大会講演要旨. 62. 33-34 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 徳田, 芋生, 海津: "画像重ねによるオプティカルフロー検出"農業機械学会関東支部会第39回年次報告. 39. 82-83 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 中村, 海津, 芋生: "田植機の自動直進のための苗列検出"農業機械学会関東支部会第39回年次報告. 39. 84-85 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 岡本, 芋生ほか: "生物生産のための制御工学"朝倉書店. 156 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 芋生ほか: "Range-finding between Vehicles Using Diffuse Light from LEDs"Journal of the Japanese Society of Agricultural Machinery. 64(2). 78-83 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 芋生ほか: "Relative position measurement system for vehicles using diffuse light from LEDs"Proceedings of the Conference on Automation Technology for Off-road Equipment. 2002. 230-238 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 芋生: "農用車両のための航法センサ"未来の食糧生産を支える農業ロボット・自動化フォーラム講演論文集. 21-34 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 芋生ほか: "農用車両のための超音波ドップラー速度計"農業機械学会第61回年次大会講演要旨. 61. 317-318 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 佐々木ほか: "拡散変調光による移動体間の距離測定"農業機械学会第61回年次大会講演要旨. 61. 293-294 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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