| 研究課題/領域番号 |
24K07989
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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25030:防災工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
松澤 智史 東京理科大学, 創域理工学部情報計算科学科, 准教授 (20385529)
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| 研究分担者 |
滝本 宗宏 東京理科大学, 創域理工学部情報計算科学科, 教授 (00318205)
多賀 祥平 東京理科大学, 創域理工学部情報計算科学科, 助教 (10910648)
鈴木 海友 東京理科大学, 創域理工学部電気電子情報工学科, 助教 (10991888)
神林 靖 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 教授 (40269527)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024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)
2026年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2025年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | UAV / 災害 / 状況把握 / モバイルアドホックネットワーク / マルチエージェント強化学習 / 自律制御 / 被災者支援 / 避難誘導 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
自然災害時のIoT活用による被災地支援の需要が高まっている。被災者を守るための情報を提供するには被災者のもつ移動端末(スマートフォン)を活用するネットワークの構築が必要となる。
移動端末間で構築されているMANETのデータ配送において，従来の配送方式では特定の被災者の端末に負荷が偏るため，本研究では実際に被災者が用いる移動端末の機器的制約（計算量やバッテリーによる通信可能時間）を考慮して，特定の被災者の端末に負担が偏らず，ネットワークの維持可能な時間を延ばす通信環境を構築する。
MANET通信において移動端末の機器的制約を意識したデータ配送アルゴリズムを考案するとともに，避難誘導について検証する。
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| 研究実績の概要 |
東京理科大学総合研究院マルチハザート都市防災研究拠点による重点研究化のサポートを受け，本研究は他の研究者も加え，被災地の災中，災後の支援をする研究になった。
主な成果として，以下がある。
１．UAVのバッテリーを考慮した迂回経路を構築する手法を考案し，評価の結果バッテリー消耗の激しいドローンがなくなるアドホックネットワークを構築可能となった。具体的にはネットワークの中心性指標を用い，中心性の高いノードを経由するデータを迂回ルートにまわすことで，突出したバッテリー消耗をする中継ノードが現れない工夫を施した。こちらはシミュレーションベースであるが，ネットワークを構築する全ノード（ドローン）のバッテリー消耗を均等にする実験結果を得ており，すでに論文投稿済である。
２．ドローンが撮影した映像を通信で災害本部に送り，それらを3Dガウシアンスプラッティングという手法で任意視点からの映像を作成し，現場把握・指示を迅速に行える支援環境を構築した。これにより本来ドローンで撮影できないような視点からの映像も再現でき，被災地の細かい状況把握を支援することが可能となった。
３．実機のドローン上にドローン間の仕様の差異を吸収するミドルウェア環境を構築し，どのような種類のドローンでも自律制御プログラムからは同様の命令を下してドローンを制御することが可能になった。
４．マルチエージェント強化学習を用いてドローンの動きを学習させ，通信経路構築のための展開のみならず，バッテリー消耗度合いと離脱による影響を考慮した充電動作（帰還行動）をとれるようになった。こちらはシミュレーション環境でのみの評価であり，今後３．と組み合わせて実機評価を行う予定である。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
1: 当初の計画以上に進展している
理由
もともとの被災現場でのネットワーク構築のみならず，構築するネットワークの利用を想定した被災地支援の研究も同時並行で進み，被災地の映像化等の実機実験でも良好な結果を得ている。本来の研究目的であるUAV間で構成する動的ネットワークの経路構築に関しても，通信効率ではなくドローンのバッテリー消耗をできるだけ均等化するデータ配送方式が完成し，シミュレーションレベルであるが良好な結果を得ている。またこれらの成果は電子情報通信学会のCommunication Expressに投稿し，査読の結果採択され，7月に論文公開される予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の予定よりも研究を遂行する人数が増え，ネットワーク構築以外でも被災地支援の様々な研究が同時進行するようになり，ネットワーク構築以外の他の研究もいくつか論文投稿を進める予定である。またネットワーク構築に関しても，想定している送受信するデータの要件をもう少し広く取り，時間差を置いても届けたいデータ（例えば安否情報など）を送るためのルーティング方式についても検討をはじめている。
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