構造計画研究所 | 情報通信グループ

そこに電波が関わってくるわけですね

　そうです。ドローンはGNSSによって飛行が制御されます。ところがGNSSは、多くの高層ビルに囲まれた都市部のように、建物などによる電波の遮蔽や反射・回折を受けやすい環境下では測位精度が落ちてしまう。その結果、制御不能になり、最悪、建物などにぶつかって墜落、といった危険性が否定できないのです。これでは、いきなりドローンを飛ばすわけにはいきません。他のゼネコンも含めて、都市部の建設現場においてドローンのGNSSの測位精度を検証した前例はなく、参考になるデータもありませんでした。

　そこで、ドローンを安定的に運用するために、現場毎にGNSSによる測位精度を予め評価できるツールはないかといろいろ調べている時に、KKEの衛星測位分析ツール『GPS-Studio』を知りました。以前から、室内電波伝搬の分析に、今回のソフトと計算原理が似ているKKEの『RapLab』が使えないか関心を持っていたこともあり、問い合わせをしたのです。

実際の現場でシミュレーションし、実機で検証

お問い合わせいただき、東京都内の建設現場を対象としたシミュレーションを委託業務というかたちで実施しました

　『GPS-Studio』は、GNSS受信アンテナ周辺の建物モデルを用いて、衛星から受信アンテナまでの電波の空間減衰や、信号の伝搬経路、受信電力、位相を模擬し、受信機の観測情報を推定するソフトです。今回の現場は、近くに高層ビルがありGNSSにとってはシビアな環境でしたが、シミュレーションの結果、「低地では不安定ながら、高度を上げるほど信号の受信状態は向上し、上空50mならばドローン運用に十分なGNSSの測位精度を確保できる」ことが明らかになりました。

　その後当社は、実機を使ってシミュレーションとの比較検討を実施。その結果、実際の受信状態とシミュレーションのデータとは、おおむね傾向が一致しました。建設現場でのドローンの飛行は、なにも1㎝単位の正確さが求められるわけではありませんから、十分"使える"精度であることが実証されたと考えています。その現場では、実際にドローンを使って施工管理を行いました。また、我々はこの成果を2017年の日本建築学会で「都市部の建設現場におけるGNSSによる測位精度評価」として発表しています。

　ただし、「50m上げればOK」というのは、あくまでも今回の現場に限った結論です。建設現場でのドローン活用の際に、より汎用性のあるソフトにしていくためには、多くの現場で解析・実測を行い、データやノウハウを蓄積していく必要があると考えています。

"ニッチなツール"から"一般向けのソフト"へ

他に課題だと感じる点はありますか？

　今回のような規模のシミュレーションを、他の多くの現場でも実施するというのは、なかなか大変です。現在やっているのは、「研究室レベル」の解析なんですね。GNSSに関して詳しくない現場の担当者が気軽に使いこなせるものではない。ここまで精緻である必要はないので、もう少し簡便に、たとえば現場上空におけるGNSSによる測位精度の健全性が"ABC"で評価できるくらいのツールが実用的だと感じます。

『GPS-Studio』については、カーナビなど他分野でもそうした要望が出ています。当社としても、精緻でニッチな研究者向けを基点にしつつ、より一般向けに市場を広げていけるよう、ロードマップの書き直しも進めているんですよ

　もう一つ、GNSSによる測位精度は、周囲の環境と同時に「どのアンテナ・受信機を使うのか」によって大きな違いがあります。多種多様な受信機があるわけですが、どの強さの信号まで拾えるのかといった性能が機器によって違う。今は、使う受信機に合わせてその受信感度を設定しなければなりません。そこもやはり「研究室レベル」で、たとえば「今回はA社のこの受信機を使用する」と入力したら、自動的にその機器のパラメータが設定されるといった機能を導入してもらえると、さらに使いやすくなると思います。