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  • Vol.49 季節の変化を認識するドローン[小林啓倫のドローン最前線] | DRONE

研究が進む地形相対航法

私たちが生活する上で、GPSはすっかり欠かせない存在になった。車で移動する際のカーナビゲーションシステムはもとより、2000年代に入ると携帯電話にもGPSが搭載され、自分の居場所を簡単に知れるようになった。

しかしGPSといえども万能ではなく、GPS衛星の電波が届かず使えなくなるような場所もある。もしGPSを使ったナビゲーションシステムが無かったら、どうやって居場所を把握しようとするだろうか?

Vol.49 季節の変化を認識するドローン[小林啓倫のドローン最前線] | DRONE

答えのひとつは、「地図を使う」というものだ。地図が手元にあれば、それと周囲の地形を見比べて、自分のおおよその位置を掴むことができる。昔ながらのアナログな方法だが、手っ取り早く、GPS衛星という大掛かりな仕組みも必要ない。これと同じことを機械に行わせる手法として、地形相対航法(Terrain Relative Navigation)という航法技術の研究が進んでいる。

原理的には人間が読む場合と一緒で、地図(地形)情報をあらかじめデータとして機械に与えておき、光学カメラやLIDARのようなセンサーを使って読み取った周囲の地形データと照らし合わせ、位置を算出するという行為が繰り返される。

研究は1960年代から始まっているが、最近の技術の発展によって、より信頼できる航法として確立されつつある。たとえば月や火星といった地球以外の天体(そこには最初からGPS衛星など存在していない)を探査する際の航法技術として活用されており、NASAの火星探査ミッションである「マーズ2020」でもこの技術によるナビゲーションが行われている。

このミッションでは、探査機「パーサビアランス」を火星の地表に着陸させる際に、地形相対航法に基づく技術が活用された。これまでの火星探査ミッションで収集された、着陸予定地域の地形データをパーサビアランスに搭載しておき、カメラで撮影したデータと比較して、現在地や障害物を把握したのである。パーサビアランスはそれに基づき、安全に着陸可能な場所を割り出し、無事に地表へとたどり着いた。(ちなみにその後、このミッションでは、Vol.46で紹介した「火星の大気圏でドローンを飛ばす」という任務も成功させている。)

このように、既に活用が進んでいる地形相対航法だが、ひとつ課題を抱えている。それは地形の変化にどう対応するかという点だ。特に光学カメラを使用して周囲の環境を把握する場合、紅葉や落葉、冠雪といった季節による見た目の変化を考慮に入れなければならない。月や火星といった天体であればそうした心配は無用だが、地球、特に日本のように四季がはっきりしている地域でこの航法を利用する際には、大きな問題となり得る。