（※写真はイメージです／PIXTA）
「ミュー粒子」は場所に制約されない自律移動型ロボットも可能にする
宇宙線「ミュー粒子」を利用したナビゲーション技術を利用することによって、将来的には屋内や屋外、地下空間、海中など、場所に制約されない自律移動型ロボットの運用が可能になるかもしれません。
「muPS」技術の開発当初は基準検出器と受信検出器の時刻同期をケーブルレスで実現できず、ケーブルでの接続が必要だったため、ナビゲーションの自由度が大きく制限され、測位精度を得ることができませんでした。
しかし第2世代のシステム「MuWNS」の開発に成功。実験では、東京都内とカナダ・カルガリー市街地の地上と地下で、「MuWNS」によるナビゲーション誤差とGPS／GNSSによる測位誤差を比較しました。実験結果によれば、目標とする誤差1m以内には届かなかったものの、都市部でGPS単独測位精度よりも高いナビゲーション精度が得られました。
目標の1m以内の精度を実現するためには、受信機のクロック精度※をさらに向上させる必要があると考え、高精度のクロックを受信検出器に実装。それによってケーブルレスでの時刻同期を実現させました。
しかし、このままの技術では「MuWNS」でcmレベルの測位精度を得ることができません。クロックを何ヵ月間にもわたって1ナノ秒以下の精度で安定的に運用することが難しかったのです。そこで研究チームはさらなる高精度の第3世代システム開発に挑戦し、ミュー粒子の方向を正確に測ることで解決できるという答えを導き出しました。
超高角度分解能基準検出器を使用して、ミュー粒子の方向の始点を決定。ミュー粒子の方向は物質によって変化しないため、入射角を見ることで同じミュー粒子イベントを特定することができるのです。
これまで、ミュー粒子を利用したナビゲーション技術の精度は2m～14mでした。しかし超高角度分解能基準検出器でミュー粒子の方向の始点を決定することで、ミュー粒子の飛跡と受信検出器の交点の位置を高精度に推測する第3世代システム「MuWNS-V」の開発に成功。これによりナビゲーション精度は大幅に向上し、3.9cmまでになりました。
屋内や地下空間において、絶対座標をcmレベルの精度で特定できる無線ナビゲーション技術が実現したことにより、さらなる可能性が出てきました。
ミュー粒子を利用した高精度なナビゲーションの実現により、自律移動型ロボットがさまざまな環境下で任務を遂行することができるようになるかもしれません。家庭やオフィス、鉱山、海洋調査、災害現場等において、緊急対応、セキュリティなどさまざまなサービスの自動化を含む応用の可能性を秘めています。
新たな次元へと突入した位置情報サービスは、私たちの生活に大きな変革をもたらすものとなりそうです。
※電子回路の動作タイミングを合わせるための高周波の周期的な信号
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＜著者＞
吉田康介
フリーライター
