ドローンとWi-Fiを利用して壁中を3Dマッピングする技術が開発中

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UCサンタバーバラ校(UCSB)のYasamin Mostofi教授と本プロジェクト担当のChitra R. Karanam氏は、Wi-Fi無線信号を使用して壁を通過して物体の3次元認識を初めて実装しました。この技術は、2台のドローンが並行して作業することで厚い壁を透視できる技術であり、捜索救助・考古学・構造監視など、さまざまな用途への応用が考えられます。

 

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提案された方法論および実験結果は、コンピューティングマシン/電気電子技術者協会センサネットワークにおける情報処理に関する国際会議(IPSN)に掲載されています。

本実験では、2つの自律飛行するオクトコプターが、対象物に囲まれた4面のレンガ造りの家の外側を飛行します。飛行中、1つのドローンは連続的にWiFi信号を送信し、他方のドローンがその信号を受信します。2台のドローンはレンガの周りを周回飛行することで各地点での受信号の強度を測定することで、対象物の3Dマッピングを行うことができます。

原理としては、電磁波であるX線がレンガ及びレンガの向こう側にある対象物を通過すると、信号強度が変わります。すると反対側にいるドローンがその差異を検出しデータを計測することで、対象物全体を高い解像度で図像化できます。

従来の2Dでのマッピング方式は地上ロボットを併用していましたが、3D化という実験での成功は、研究者が開発した新しい提案手法だけでなく、複数の角度から対象物にアプローチすることができたためです。ここに、ドローンを利用した大きな理由があると考えられます。

 

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今回の3Dマッピングを可能にしたのは主に4つのアプローチです。

第1に、操作の効率を維持しながら、可能な限り3次元すべての空間を捕らえることができるようにドローンの飛行経路を提案したことです。

第2に、3次元のドローンにとって未知の対象領域をマルコフ確率場と呼ばれるものとしてモデル化し、グラフベースの伝播手法を利用して、各ボクセル(3D画像の最小単位)で画像を捉えたことです。

第3に、送信波により捉えられた対象領域を近似するために、線形波モデルを使用したことです。最後に、WiFiによって捉えられた情報量が非常に少ない領域をイメージングするために情報コンテンツの圧縮性を利用しました。

また、実験においてWi-Fiルーター、Google Tango内臓のタブレットなどの既製装置のみで構成されていたことも、注目に値すべき点です。

 

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UCSBの電気・コンピュータエンジニアリング専攻であるMostofi氏は、「我々の提案したアプローチにより、ドローンがWiFi信号のみで壁を通って詳細に3Dマッピングできるようになりました。このアプローチでは、WiFi RSSI測定のみを使用し、対象領域を事前に測定する必要はありません。」と述べています。

また、「レンガの壁やコンクリートの壁などを通した高解像度3Dイメージングは非常に難しく、課題解決は大きなインセンティブでした。」とプロジェクト担当のChitra R. Karanam氏は述べています。

 

 

source : Youtube , TechChunch

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