| 研究課題/領域番号 |
19H02372
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
澤 隆雄 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 主任研究員 (50359139)
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| 研究分担者 |
武内 伴照 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 環境技術開発センター 材料試験炉部, 研究職 (00516825)
小澤 佑介 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20634215)
後藤 慎平 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (90772939)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 水中光無線 / イメージセンサ / LED / R-CNN / 光無線 / 水中 / 濁度 / クロロフィル / カメラ / アレイコード / 照明 / 伝搬損失 / 光無線通信 / アレイ / 通信 / beer-lambert / bayer |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではアレイ形式の水中LED照明を用いたイメージセンサ通信を実現するため，水の濁りが光無線通信の距離や速度に与える影響を明らかにする．
水の濁りに応じて，光は色により異なる減衰の後にカメラに到達する．LED照明の一部が欠けて見える場合や，カメラの画像ボケが発生する場合もある．これら水中特有の通信障害をなくすため，写真修正ソフトと数値計算ソフトウエアを用いたシミュレーションを実施し，アレイ形式の水中LED照明と既存のアレイコード通信システムを改良し，岸壁での海中通信試験を実施する．
この研究によって水中ロボット同士で無線通信が可能となり，水中観測の自動化が発展する．
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| 研究成果の概要 |
水中においてカラー情報を用いたイメージセンサ通信を実現するため，RGB-LEDアレイを送信機としイメージセンサを受信機として，LEDからセンサへ伝搬する光の理論解析を行い，外乱下における受信信号の強度をコンピュータシミュレーションによって推定した．
また撮影したイメージ上に写るRGB-LEDアレイの検出を機械学習によってR-CNNを用いて試み，水中に設置したRGB-LEDアレイを水中カメラで撮影し，LEDの発光パターンによる検出精度の違いを明らかとした．
これら成果をもとに，露出オーバー状態で撮影したイメージから輝度を推定する方法を考案し，これを用いたカラー多値値通信の特許を申請・審査中．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果によって，水中における短距離高速通信を実現する水中イメージセンサ通信の基本的な特性を把握し，通信における電力効率やＬＥＤアレイの適切な配置に関しての知見を得る事が出来た．また機械学習によるＬＥＤアレイの発見や復号を試み，従来方式と比較して有利な点を確認した．
本研究成果を用いれば，水中の高速無線通信を特別な装置を用いず安価に実現可能である．水中ロボットの遠隔制御やダイバー間のコミュニケーション手段に応用可能で，水中wi-fi技術として有望であることを明らかとした．
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