論文の概要: Design and Implementation of a Dual Uncrewed Surface Vessel Platform for Bathymetry Research under High-flow Conditions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.12539v1
• Date: Tue, 18 Feb 2025 05:01:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-19 14:05:26.000080
• Title: Design and Implementation of a Dual Uncrewed Surface Vessel Platform for Bathymetry Research under High-flow Conditions
• Title（参考訳）: 高流動環境下での浴槽試験用二重廃容器プラットフォームの設計と実装
• Authors: Dinesh Kumar, Amin Ghorbanpour, Kin Yen, Iman Soltani,
• Abstract要約: 水中地形学の研究であるbathymetryは、水中構造物のソナーマッピングに依存している。 センサーの損傷や血管の喪失に伴う高い財政的リスクは、水位測定のために無人表面船(USV)を配備する難しさを生じさせる。 本稿では,このギャップを2つの相補的なUSVシステムの設計と実装を通じて解決する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.545813120882224
• License:
• Abstract: Bathymetry, the study of underwater topography, relies on sonar mapping of submerged structures. These measurements, critical for infrastructure health monitoring, often require expensive instrumentation. The high financial risk associated with sensor damage or vessel loss creates a reluctance to deploy uncrewed surface vessels (USVs) for bathymetry. However, the crewed-boat bathymetry operations, are costly, pose hazards to personnel, and frequently fail to achieve the stable conditions necessary for bathymetry data collection, especially under high currents. Further research is essential to advance autonomous control, navigation, and data processing technologies, with a particular focus on bathymetry. There is a notable lack of accessible hardware platforms that allow for integrated research in both bathymetry-focused autonomous control and navigation, as well as data evaluation and processing. This paper addresses this gap through the design and implementation of two complementary USV systems tailored for uncrewed bathymetry research. This includes a low-cost USV for Navigation And Control research (NAC-USV) and a second, high-end USV equipped with a high-resolution multi-beam sonar and the associated hardware for Bathymetry data quality Evaluation and Post-processing research (BEP-USV). The NAC-USV facilitates the investigation of autonomous, fail-safe navigation and control, emphasizing the stability requirements for high-quality bathymetry data collection while minimizing the risk to equipment. The BEP-USV, which mirrors the NAC-USV hardware, is then used for additional control validation and in-depth exploration of bathymetry data evaluation and post-processing methodologies. We detail the design and implementation of both systems, and open source the design. Furthermore, we demonstrate the system's effectiveness in a range of operational scenarios.
• Abstract（参考訳）: 水中地形学の研究であるbathymetryは、水中構造物のソナーマッピングに依存している。 インフラの健康モニタリングに重要なこれらの測定は、しばしば高価な計器を必要とする。 センサーの損傷や血管の喪失に伴う高い財政的リスクは、水位測定のために無人表面船(USV)を配備する難しさを生じさせる。 しかし、船内での水位測定を行う作業は費用がかかり、人員に危険をもたらし、特に高電流下では、水位測定データ収集に必要な安定した条件を達成できないことがしばしばある。 自律的な制御、ナビゲーション、データ処理技術の進歩にはさらなる研究が不可欠である。 自動制御とナビゲーション、データ評価と処理の両方を統合的に研究できる、アクセス可能なハードウェアプラットフォームがないことは注目に値する。 本稿では,このギャップを2つの相補的なUSVシステムの設計と実装を通じて解決する。 これには、低コストのナビゲーション・アンド・コントロール研究(NAC-USV)と、高解像度のマルチビームソナーと、Bathymetryデータ品質評価・後処理研究(BEP-USV)のためのハードウェアを備えた第2のハイエンドUSVが含まれる。 NAC-USVは、自律的でフェールセーフなナビゲーションと制御の調査を促進し、機器のリスクを最小限にしつつ、高品質な水位計データ収集の安定性要件を強調している。 その後、NAC-USVハードウェアを反映したBEP-USVが追加の制御検証や、水深測定データ評価および後処理手法の詳細な探索に使用される。 両システムの設計と実装について詳述し、その設計をオープンソース化する。 さらに,システムの有効性をさまざまな運用シナリオで実証する。

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