水中版ＧＰＳを開発し特許化 自動化で生産性と安全性向上

建設業界では、工事の安全性や生産性向上を目指し、施工の自動化や遠隔化が推進されている。そのためには、建設機械の位置情報を精度よく把握する必要があり、地上や海上では、衛星電波を利用した全地球測位システム（ＧＰＳ）が利用されてきた。一方、電波の届きにくい水中ではＧＰＳを活用できず、超音波による測位システムが使われている。ただし、海底や構造物で超音波が多重反射を起こしやすい浅い海域では、安定した測位が難しかった。　このため、海老原格ただし准教授（シス情系）が、あおみ建設（東京都千代田区）と共同開発したのが新しい水中超音波測位システム（水中版ＧＰＳ）で、特許も取得した。　多重反射の影響を排した正確な測位が可能で、水中バックホウ（パワーショベル）など建設機械の遠隔操作に活用できる。この他、水中ドローンを使った水中インフラの点検効率化や漁業への応用など、幅広い分野への貢献が期待される。　従来の超音波測位システムでは、対象物の発した音波が複数のマイクロフォンに届くまでの時間を測定し、音源と各マイクロフォンとの距離を算出。これを三角測量の原理に当てはめ、対象物の位置を割り出していた。　海中の構造物が少ない深海では有用だが、構造物が多い浅海では、正確な測位が難しかった。音波が構造物や海底などで多重反射され、音源から直接やってくる音波と混在してしまうからだ。　海老原准教授らは、不要な反射波を排除する信号フィルタリング技術を開発し、水中での正確な測位を可能にした。　その仕組みはこうだ。　まず、測位対象領域を一定の大きさのメッシュで区切り、座標化する。水中バックホウなど領域内の音源から出た音波がマイクロフォンに到達する時刻を事前に計算し、データベース化する。　次に、領域内で実際に観測された音波信号をデータベースと比較し、音源の場所を大まかに決定する。この情報を用い、マイクロフォンが受信した信号から不要な反射波を排除（フィルタリング）する。こうして抽出された、音源からマイクロフォンに直接到達した音波信号だけを用い、三角測量の原理で音源の正確な位置を特定する。　大型水槽でこのシステムの性能を評価したところ、誤差は平均３㌢程度で、従来の測定方法の誤差（平均25～２４０㌢）を大幅に下回った。　水中作業では現在、潜水士が水中バックホウに乗り込み、直接操縦している。海老原准教授らは、新測位技術を使い、無人で作業ができるよう研究開発を進める方針だ。　　海老原准教授は「この研究のポイントは、『どこでも誰でも使える』技術を目指した結果、さまざまな領域に応用可能になったことだ。コストや小型機への応用などの課題は残るが、潜水士の人々の安全が保障されるのはうれしいことだ」と語った。（大久保伊織＝比較文化学類２年）__