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論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• STCW条約からみた状況認識システムの性能指標の提案

  梅田 綾子, 清水 悦郎 , 2024年05月

  マリンエンジニアリング , 59 (3) , 375 - 381

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• 国際海事分野における安全基準の策定傾向の分析（イノベーション技術の社会実装のための国際基準戦略構築に向けて）

  吉田 正則, 清水 悦郎, 梅田 綾子 , 2021年

  日本機械学会論文集 , 87 (894) , 20-00384 - 20-00384

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• Identification of the relationship between maritime autonomous surface ships and the operator’s mental workload

  Masanori Yoshida, Etsuro Shimizu, Masashi Sugomori, Ayako Umeda , 2021年

  Applied Sciences , 11 (5) , 2331

• Regulatory requirements on the competence of remote operator in maritime autonomous surface ship: Situation awareness, ship sense and goal-based gap analysis

  Masanori Yoshida, Etsuro Shimizu, Masashi Sugomori, Ayako Umeda , 2020年

  Applied Sciences , 10 (23) , 8751

• The Study of Estimation Method for Sound Exposure Level Taking Account to Ocean Environment and Moving of Source and Receiver

  HIRAI Yukino, TSUCHIYA Toshio, SHIMIZU Etsuro , 2022年01月

  海洋音響学会誌 , 49 (1) , 1 - 10

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科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

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• 無人電池推進船による浅岸域海洋試料採取に関する研究

  研究期間:  2016年04月  -  2019年03月  代表者:  賞雅 寛而

  基盤研究(A)  研究分担者  16H02431 

  本研究の目的は、無人電池推進船を用いた世界最高性能（出力、安定性）の海洋探査機器を研究開発し、これらを用いて喫緊の課題である原子炉事故汚染水の解明及び海底火山島噴火・生物再生メカニズムを解明することである。
  研究初年度である平成28年度は、1) 急速充電対応型電池推進船2隻の完全無人化・サンプリング採取装置の自動化、2) 母船・陸上施設とのデータ通信・充電設備設置として、a) 船体・資料採取機器改造設計→b) 船体無人化改造→c) 海洋試料採取機器自動化→d) 陸上試験を「らいちょうⅠ」について行った。「らいちょうⅠ」については、試料採取機器・GPSなどを取り付けた場合の重心・メタセンタ（浮力中心）の予備試算と保有している採取機器の取り付けを行っている。その結果、本年度実施計画の船体無人化改造について著しい進展があり（上記a)→d)の実施が順調であった）、平成29年度に予定していた海上遠隔操縦試験を既に2回実施した。その海上遠隔操縦試験及びその解析結果をもとに、これも平成29年度に実施予定であった海上試験を踏まえたらいちょうⅠの改造も経費（部品、消耗品等）を前倒使用して行った。この結果、本研究の目的である「無人電池推進船を用いた世界最高性能（出力、安定性）の海洋探査機器の開発」の達成について、早期に問題点を洗い出すことができ、平成29年度以降にこの問題点を十分に対処できる時間を設けることができている。また当初の計画以外に、無人電池推進船のプロペラ推進効率向上のためのモータ制御に関する予備実験を並行して行い、これまでのプロペラ制御に比較して新しいプロペラ作動検知を提唱することができたため、2件の特許を出願準備中であり、学会発表予定他、学会誌（Journal of the Japan Institute of Marine Engineering）に論文として投稿査読中である。
  初年度である平成28年度は、実施計画の船体無人化改造について著しい進展があり、平成29年度に予定していた海上遠隔操縦試験を既に2回実施した。その海上遠隔操縦試験及びその解析結果をもとに、これも当初は平成29年度に実施予定であった海上試験を踏まえたらいちょうⅠの改造も経費（部品、消耗品等）を前倒使用して行った。この結果、本研究の目的である「無人電池推進船を用いた世界最高性能（出力、安定性）の海洋探査機器の開発」の達成について、早期に操縦プログラムなどの問題点を洗い出すことができ、平成29年度以降にこの問題点を十分に対処できる時間を設けることができている。また当初の計画以外に、無人電池推進船のプロペラ推進効率向上のためのモータ制御に関する予備実験を並行して行い、これまでのプロペラ制御に比較して新しいプロペラ作動検知を提唱することができたため、2件の特許を出願準備中であり、学会発表他、学会誌（Journal of the Japan Institute of Marine Engineering）に論文として投稿査読中である。
  2ヶ年目となる平成29年度は、初年度の成果を踏まえて平成29年度以降に予定していた海上試験を踏まえた船体・試料採取機器改造設計を前倒して、早期に海上遠隔操縦の安定化を実施し、本研究目的である「無人電池推進船を用いた世界最高性能（出力、安定性）の海洋探査機器の開発」をさらに加速する。具体には、東京海洋大学繋船場及び富山高等専門学校近傍での海上試験を行い、次に福島第一原子力発電所に類した港で試験および課題点の抽出と解決を予め行い、詳細な計測実験プログラムを構築する。年度後半には、福島第一原子力発電所港内・港外直近の海水・生物試料サンプリング・解析を実地試験として行う。なお、「らいちょうⅠ」による福島第一原子力発電所港内外の海水・海洋生物放射能計測は、短いインターバルでの計測が必要であるが、建造された無人電池推進船は、定期的な陸上からの電源供給が可能である。福島第一原子炉については、現在東京電力によって実施されている港湾内及び港湾外の漁船・手動計測による定点定期的海水放射能計測と同等のポイントの計測を予定している。また平成30年度は、及び海底火山の海底土壌・溶岩・海水・生物試料サンプリング・解析を行うとともに、船体・試料採取機器改造設計を行い、最終目的である高時空間精度のサンプリング、安定かつ高出力を持つ世界最高性能の無人海洋探査機器を提案する。

• 海洋環境を利用したフリーフォール型海底観測装置の高精度位置推定の開拓

  研究期間:  2016年04月  -  2019年03月  代表者:  小池 義和

  基盤研究(C)  研究分担者  16K06913 

  昨年度に引き続き，ガラス球に封入されたステレオカメラ視を用いた画像処理による挙動推定の高精度化を行った．SURF(Speeded Up Robust Features)とICP(Iterative Closest Point)を用いることで特徴点を抽出し，三角測量を用いて，フリーフォール型観測機の移動距離の推定を試みている．今年度は２グループでほぼ同性能のステレオカメラを用いて取り組んでいる．一方のグループは，陸上で地面に特徴点となる指標を置いて，SURFとICPを組み合わせた移動量推定を行い，陸上において10mの移動で10%程度の誤差の精度を得ている．もう一方は，LEDの点灯を特徴点として移動量推定を行った．今年度後半で，両グループ参加のもと水槽でクレーンによる牽引実験を試みているが，光量の調整等に問題があり，十分な精度を得ることができていない．また，一方のグループでは実海域での映像を取得し，特徴点の抽出及びICPの適用可能性も検討している．
  また，昨年度に引き続き，慣性センサを用いた位置推定を行っている．昨年度の結果から陸上と比較して水中では１０分の１以下の加速度であることを確認している．そのため，今年度は新たに市販の慣性センサを導入し，データ取得頻度を100Hzで行い，拡張カルマンフィルタを適用することで，位置推定精度の確認を試みた．第１段階として，慣性センサから得られるノイズのモデル化を行い，水深計と距離センサを組み合わせた場合の位置推定手法の提案し，位置推定精度の確認が可能となるシミュレータの開発を行った．拡張カルマンフィルタに一台の距離センサデータを導入し，地磁気のデータと組み合わせた場合，円周上軌道に位置推定誤差をとどめられることとなる．今後，速度センサのデータなどの導入を行い，位置推定誤差の範囲をポイントに絞っていくような手法の提案が必要となってくる．
  慣性センサと距離センサを組み合わせた手法を提案しているが，精度の確認はシミュレーションでの確認にとどまっており，水槽での実験まで至っていない．また，実海域での実験での位置推定の確認方法が今後の問題となる．ガラス球を用いたフリーフォール型水中観測機のため，観測機からの信号の送信が要求されるSSBL（Super Short Baseline）などの適用は困難である．ソナーを組み合わせた位置精度の確認を考えているが，鉛直方向の精度確認にとどまることが想定される．また，可視光を用いた距離センサの開発を進めているが，イメージセンサを用いた装置を拡張して距離センサに適用している．そのため，十分な光量を与える発光装置の開発が求められるが，距離センサ受光側の動作周波数に対して十分な電流容量が得られる発光装置の完成に至っていない．
  今年度も引き続き，可視光を用いた距離測定装置の開発を進め，慣性センサによる位置推定精度の改善を試みる．また，画像解析による位置推定では，今年度も引き続き，陸上での特徴量抽出精度を高めてから，海中の位置推定を試み，慣性センサの位置推定と画像解析を組み合わせたフリーフォール型観測装置の位置推定の完成を目指している．

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