| 研究課題/領域番号 |
20K04379
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
東 善之 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 助教 (70585760)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | Ultra-Wide Band / 超広帯域無線 / ナビゲーション / 測位 / マルチラテレーション / DOP / UWB / 遺伝的アルゴリズム / 屋内測位 / アンカー配置 / レイトレース法 / 位置推定 / 自己位置推定 / Ultra Wide Band / 非GPS環境 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
広い周波数帯域を使用する超広帯域無線(UWB：Ultra-Wide Band)通信は小型かつ省電力の装置で空間座標を直接取得できることから，非GPS空間における移動ロボットの位置座標把握に有効である．しかし屋内では壁等による電波の減衰から生じる通信安定性低下と，地上側UWBデバイスと移動ロボットとの位置関係により起きる推定精度低下により，空間座標を安定して高精度で取得し続けることは困難である．そこで，空間内の通信電波強度と推定精度分布をモデル化し，位置推定の信頼性を定量的に評価することで，位置推定精度の信頼性が高い空間のみを通るドローンの飛行ナビゲーションを目的としている．
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| 研究成果の概要 |
屋内などGPSが使用できない環境におけるロボットナビゲーションのための測位手法の一つとしてUltra-Wide Band（UWB）通信を使用した測位が挙げられる．この手法では移動ロボットが受信する電波強度が弱くなると通信が不安定になるほか，ロボット周囲に配置された地上局との位置関係によっても測位精度が低下する．
本研究では，UWB通信を用いた際のロボットの受信電波強度をレイトレース法に基づき算出し，推定精度について地上局との幾何学的関係から定量的に評価した．そして，それらの分布示した地図を利用することで，位置推定精度の信頼性が高い空間のみを通る経路をA*アルゴリズムにより生成できることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでの屋内での電波測位では，電波の受信強度が低いエリアや測位精度が低下するエリアを減らすために，地上局を多数設置することで冗長性を確保し，死角を減らすことが行われている．本研究の成果により任意位置での測位信頼性を評価できるようになった．また，この指標に基づき必要最低限の地上局による最適配置も導くことができるため，社会実装時の導入コストや運用コストの低減にもつながるといえる．
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