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2023 年度 実績報告書

分散協調制御と無線分散ネットワークの技術融合に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K04070
研究機関名城大学

研究代表者

小林 健太郎  名城大学, 理工学部, 准教授 (40583878)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード制御通信 / 無線制御 / 自律分散制御 / 無線分散ネットワーク / ドローン / Wi-Fi RTT / ARマーカー
研究実績の概要

ロボットやドローンなどを無線分散ネットワークを介して分散協調制御を行う制御システムについて,限られた無線通信リソースの下でさらなる制御性能の向上を図るため,前年度の検討を踏まえ,以下の検討を行った.
(A)Wi-Fi等に採用されるCSMA/CA方式を採用した無線自律分散制御の性能向上に取り組んだ.無線自律分散制御では,無線通信により周囲のモバイルロボットのみと制御情報を交換し,局所的な情報のみで全体のフォーメーション制御を行う.その際,広範に位置する際の通信衝突の増加,また,集合による通信混雑の増加が生じ,制御品質が劣化する問題がある.本研究では,通信衝突等によって損なわれた制御情報を補填するため,自身の制御情報の送信に合わせて自身が制御周期内に周囲から受信できた制御情報も付与して同時送信するデータ転送手法を提案・発展させ,シミュレーション評価により合意制御や被覆制御における位置収束性の向上や移動時間の短縮ができることを明らかにした.
(B)モバイルロボット(ドローン)の屋内移動において必要となる屋内測位方式について,ドローン搭載カメラと床面に配置したARマーカーを用いた屋内測位方式,および,IEEE802.11mc準拠のWi-Fi RTT(パケットの往復時間から測距を行う方式)を利用したドローンの屋内測位方式を検討し,実験により位置推定精度の評価を行った.ARマーカーによる測位では移動飛行時における数cmの測位精度を示した.Wi-Fi RTTによる測位では,ドローン搭載Wi-Fi端末から複数のアクセスポイントとの間をWi-Fi RTTにより測距する方式,および,複数のWi-Fi端末からドローン搭載アクセスポイントとの間をWi-Fi RTTにより測距する方式の2つの観点において,静止時の1-2m程度の測位精度に対して,ホバリング時にばらつきが増加する傾向を実験的に明らかにした.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Effectiveness of Information Transfer on Control Quality of CSMA/CA-Based Autonomous Decentralized Control2024

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, R. Kimura, W. Chujo
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 13 ページ: 18-21

    • DOI

      10.23919/comex.2023XBL0137

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Wi-Fi RTTを用いたドローン屋内測位の位置推定方式による性能比較2024

    • 著者名/発表者名
      杉山悠一朗, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会, A-16-02
  • [学会発表] Ardupilotオープンソースフライトコントローラを用いた研究開発用ドローンの実装2024

    • 著者名/発表者名
      大瀧基之紀, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会東海支部卒業研究発表会, P3-16
  • [学会発表] A study on predictive information transfer for CSMA/CA-based autonomous decentralized control2023

    • 著者名/発表者名
      R. Kimura, K.Kobayashi, W. Chujo
    • 学会等名
      2023 IEEE 12th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on indoor drone positioning using Wi-Fi RTT ranging2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugiyama, K. Kobayashi, W. Chujo
    • 学会等名
      2023 IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium (APWCS)
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on indoor positioning of an open-source drone using AR markers2023

    • 著者名/発表者名
      T. Okaya, K. Kobayashi, W. Chujo
    • 学会等名
      2023 IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium (APWCS)
    • 国際学会
  • [学会発表] CSMA/CAを用いた自律分散制御における合意品質向上のための情報転送方式に関する一検討2023

    • 著者名/発表者名
      木村玲太, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, vol. 123, no. 316, RCC2023-43, pp. 105-110
  • [学会発表] 複数Wi-FiアクセスポイントとのWi-Fi RTTを用いたドローンの屋内測位に関する一検討2023

    • 著者名/発表者名
      杉山悠一朗, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, vol. 123, no. 316, RCC2023-32, pp. 53-58
  • [学会発表] 複数Wi-Fi端末とのWi-Fi RTTを用いたドローン基地局の屋内測位に関する一検討2023

    • 著者名/発表者名
      岡屋知希, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, vol. 123, no. 316, RCC2023-31, pp. 48-52
  • [学会発表] A study on predictive information transfer for CSMA/CA-based consensus control2023

    • 著者名/発表者名
      R. Kimura, K.Kobayashi, W. Chujo
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability (ICMaSS) 2023, A-II-2(0134)
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on indoor positioning of a drone base station using Wi-Fi RTT2023

    • 著者名/発表者名
      T. Okaya, K. Kobayashi, W. Chujo
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability (ICMaSS) 2023, A-I-5(0133)
    • 国際学会
  • [学会発表] Accuracy comparison of indoor drone position estimation using 2.4GHz/5GHz Wi-Fi RTT2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugiyama, K. Kobayashi, W. Chujo
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability (ICMaSS) 2023, A6-I-4(0154)
    • 国際学会
  • [学会発表] CSMA/CAを用いた自律分散制御における予測位置情報を含む情報転送が合意制御品質に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      木村玲太, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会, A-16-2, p. 119
  • [学会発表] Wi-Fi RTTを用いたドローン屋内測位に関する一検討2023

    • 著者名/発表者名
      杉山悠一朗, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, vol. 123, no. 48, RCC2023-10, pp. 53-58
  • [学会発表] ArUcoマーカーを用いたオープンソースドローンの屋内測位に関する一検討2023

    • 著者名/発表者名
      岡屋知希, 小林健太郎, 中條渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, vol. 123, no. 48, RCC2023-9, pp. 47-52

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公開日: 2024-12-25  

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