| 研究課題/領域番号 |
20H02362
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
水野 勝紀 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70633494)
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| 研究分担者 |
巻 俊宏 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (50505451)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ソナーシステム / 堆積物 / 埋没物 / AUV / 底生生物 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、先行研究で開発を進めてきた堆積層内精密探査用ソーナーシステムを実海域に展開し、得られるデータを社会において利活用するための課題を洗い出し、またそれら課題を解決するためにシステムを高度化・最適化することである。特に、微小な対象物（5 cm以下を想定）や観測環境（堆積層の土質性状など）に合わせた音波の送信方式、ソーナーシステムを搭載するプラットフォームの選定、運用方法、データ解析手法については知見が乏しく、実際の観測現場に合わせた対応が必要になることが予見され、本研究において初めて明らかになる部分が殆どである。以上をふまえて、「実海域において海底下の微小埋没物をソーナーシステムによって確実に検知するためにはどのような技術課題が生じるか？またその課題を解決するためにはどのような策を講じることができるのか？」が本研究の核心をなす問いである。その問いに対し、2020年度は以下の研究を実施した。
（１）新しく開発したシステムの実海域試験
実海域で観測を行うための新たな計測プラットフォーム（水中クローラ，名称：音響モグラ）を開発した。本計測プラットフォームは、音響計測システムと高精度に位置決めが可能なフレームを搭載し、広域かつ高精度に観測可能な計測システムである。ラボ内試験を実施した後に、初めて実海域（神奈川県海の公園）にて開発試験を実施した。モーターの発熱など、課題は幾つか見つかったものの、概ね順調にシステムが駆動することを確認し、実海域において音響データを取得することに成功した。
（２）電力ケーブル探査用の新しいソーナー（送受波器）の設計・開発（水野）
海底下の電力ケーブル探査に最適な送受波器を新たに設計・開発するために、50 - 500 kHzの場合の指向性、土中における減衰、音速などを計算した。その結果、75-100 kHzの周波数の音波が適していることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
以下に示すように、新しいシステムの開発および実海域における試験を実施するなど研究計画に対して概ね順調に進んでいる。
（１）実海域において新しく開発したシステムの駆動試験
実海域において広域かつ高精度に計測を実施することを目的として、新たな計測プラットフォーム（水中クローラ，名称：音響モグラ）を開発した。本計測プラットフォームは、音響計測システムと高精度に位置決めが可能なフレームを搭載し、LAN接続によって水中を任意に移動することが可能であり、これまでにないコンセプトの計測システムとなっている。様々な粒径の土質の中に微小な計測対象を埋没させ、その反射特性を計測するためのラボ内試験を実施した、その後、初めて実海域（神奈川県海の公園）にてクローラを用いたフィールド試験を実施した。モーターの出力不足や発熱など、課題は幾つか見つかったものの、概ね順調にシステムが駆動することを確認し、実海域において音響データを取得することに成功した。また、計測を実施した海域の底泥サンプルの土質試験を実施し、その土質性情と音響データを照らし合わせることで、粒度分布による影響などの新しい知見を得た。
（２）新しいソーナー（送受波器）の設計・開発（水野）
先行研究で開発した送受波器は中心周波数が500 kHzであり、高い分解能を有する反面、探査深度が15 cm程度と浅いため、海底下の電力ケーブル探査には探査深度が十分ではないことが推察された。よって、より深くまで探査可能な、電力ケーブル探査に最適な送受波器を新たに設計・開発するために、50 - 500 kHzの場合の指向性、土中における減衰、音速などを計算した。その結果、75-100 kHzの周波数の音波が適していることが示唆された。
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| 今後の研究の推進方策 |
先行研究で開発した堆積層内精密探査用ソーナーシステムの実海域試験を進める。
（１）沿岸域実海域においてクローラ計測によるシステムの精度検証（水野・巻）
２０２０年度に計画を前倒して開発したクローラを用いた精度検証を実施する。場所は静岡県の浜名湖や伊豆の沿岸域を予定しており、二枚貝計測や底生生物の調査の需要が大きなエリアを対象とする。計測範囲における二枚貝のサンプリングを実施し、その精度を検証する。クローラの振動や位置の補正処理が必要になると想定されるため、その都度最適なデータの品質改善方法を試行する。また、最適なアレイ信号処理について検討を進める
（２）深海域において自動計測フレームを用いた底生生物計測の実施（水野）
研究計画が良く進捗していることにより、将来目標の一つであった深海域における底生生物の調査試験（実海域試験）を実施する予定である。深海の堆積物中の底生生物をリアルタイムにモニタリングする試みは初めてであるので、その計測方法やデータの処理方法についてよく思考する。
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