坑内或者地下ドローンによる遠隔追跡は、環境検知や人命救助、安全監視に重要な役割を担っています。 しかし、高精度なデータを送信するためには、大きなエネルギーを消費しなければならないというジレンマが、坑内で発生することがあります。
GPSや慣性航法装置（INS）では、坑内の信号や精度の問題を解決できないため。 そのため、超広帯域無線（UWB）と慣性計測装置（IMU）の融合は、正確な測距、マルチパス効果への耐性、侵入能力の面で明らかに有利であり、最適な答えである。
オンデマンドでのエネルギー消費 無駄な作業をしない
中国鉱業大学コンピューター科学技術学院は、超広帯域無線と慣性計測ユニットの融合に基づくオンデマンド精密追跡フレームワーク（OPT）を提案する。 まず、マルチセンサフュージョンに基づくトラックレス・カルマンフィルタを設計し、性能に合わせたエネルギー効率の良いトラッキングを実現します。 第二に、OPTは炭鉱UAVの局所測位において、精度と消費電力のトレードオフを実現する超広帯域信号伝送の適応的調整機構を提供することである。 最後に、リモートUAVトラッキングのためのオンデマンドトリガーアルゴリズムを開発し、データを地表サーバーに送信するかどうかを決定します。 オンデマンドのトリガー条件は、特に複雑な地下環境において最適化されています。
シーン切り替え型モーションキャプチャー技術で効率的なテストを実現
このモデルは、屋内および炭鉱実験室でのフィールドテストを行い、追跡性能の評価基準となるUAVの位置情報を得るためにNOKOV光学モーションキャプチャシステムを使用し、屋内と路地の周囲に8個のNOKOV MARSレンズを固定してサブミリメートルの座標精度を提供しました。 地下のUAV追跡システムは、位置が分かっている4つのUWB基地局と、UWB移動端末とIMUを搭載したUAVで構成されています。
屋内用ドローンの測位実験
UAVは屋内やトンネルで飛行させ、UWB移動局は周囲の4つのUWB基地局と常時通信してUAVから基地局までの距離情報を提供し、IMUはUAVの加速度・角速度情報を提供してOPTによるUAVの位置追跡を実現します。
地下トンネルでのドローン測位実験
その結果、OPTは40%低い通信レートと20%低い通信エネルギー消費で、0.3mのトラッキング精度を提供できることがわかりました。 低消費電力で高精度な坑内UAVの運用を実現した。
参考までに。
[1] K. Zhang, P. Chen, T. Ma and S. Gao, "On-Demand Precise Tracking for Energy-Constrained UAVs in Underground Coal Mines," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 71, pp. 1-14, 2022, Art no. 5500814, doi: 10.1109/TIM.2022.3146925.
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