琉球大学工学部知能情報コース　沖縄高専メディア情報工学科　沖縄高専機械システム工学科　株式会社マグナデザインネット

水中音響通信で水中ドローンを無線操作する！

琉球大学工学部と沖縄高専は、那覇市マグナデザインネット社と協力し、スマフォの電波と同じOFDM（オーエフディーエム）変調方式用いて、深海での海洋資源開発、養殖業の自動化、マリンレジャーの安全向上を目的とした、超音波による海中双方向通信システムを開発し、海中ロボットの無線コントロールへの等への応用を目指しています。

① 応用分野

本システムのターゲット分野は
１）海中土木工事モニター
２）養殖場の監視
３）マリンレジャー安全確保などです。

② 海中の通信エリア

基地局を中心として、100m程度の小規模無線通信エリアを構築します。
エリア内では、時分割で、基地局からユーザ（ダウンリンク）通信、ユーザから基地局（アップリンク）通信をサポートしています。

③ なぜ超音波で？

右に、周波数に対する海中での電磁波（光）と音波の吸収減衰率を示します。海中では、電磁波中の可視光だけは減衰率は低く、遠距離通信が可能で、音波も周波数
が100KHz以下では減衰率が低く通信向きです。光は汚濁による透明度低下で、減衰率上昇の問題と、指向性の制御が困難と考え、音波での実現を目指しています。

右図：電磁波と音波の海中での吸収減衰率の周波数特性
（海洋音響の基礎と応用（成山堂書店、2004））

④ ＯＦＤＭって何？

右図は伝送速度向上のために、周波数方向
に多数の波（サブキャリア）を用いるOFDM方式の
スペクトラムを示した図です。本システムは人間が
聞えない16KHz以上の超音波を用いています。

OFDMスペクトラム
（デジタル無線通信の基礎からOFDM入門まで
琉球大学工学部情報工学科和田知久）

⑤ 応用目指しての水中ロボット（ドローン）の無線操作実験

沖縄高専が開発した水中小型ロボットの写真を以下に示します。音による海中無線通信で、ロボットの動作の制御と海中での写真撮影データの伝送デモをするために現在取り組んでいます。左が水中小型ロボットの写真で、右はカバーをはずした写真です。ラズベリーパイと呼ばれるARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピューターをロボット制御に用いています。今年度は、通信装置が大きくロボットには内蔵せず、実験を実施しています。