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主たる研究テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

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• 水中ドローンの拡張性に関する研究

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  民間企業のドローンのスペシャリストの方々と共にchuramarineというチームを結成しており、その方々と共に水中ドローンの機体、フライトモードのソースコードについて研究を行っている。

• オートエンコーダを用いたOFDM通信の拡張性に関する研究

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  参考文献や先行研究を参考に研究を行い、OFDM 通信システムによる IEEE802.11aの実現に成功した。そこから、IEEE802.11nなどのさらに進歩した通信規格に対してもオートエンコーダを用いて実現できるよう研究を行っている。

• 水中音響通信による水中での安定的な無線通信の実現及び大容量化に関するシステム構築の研究

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  先行研究及び参考文献を参考にしながら学習し、研究課題に記載した（１）〜（３）を解決すべく、研究を行う。実データを基にMatlabを使用してシミュレーションを行い、実用可能レベルまでの結果を得られた場合は実際に共同研究している会社に依頼し、船をチャーターしてから静岡県の駿河湾にて実験を行った。それらの内容を含めて論文を執筆及びIEEEの国際会議で発表した。

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Development of Novel Flight Modes for Underwater Drones

  Shiho Oshiro, Masaki Shibuya, Hiroaki Kawasaki

  2025 IEEE International Conference on Recent Advances in Computing and Systems (REACS) ( IEEE )    2026年 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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  In this paper, we propose the development of novel flight modes for underwater drones. Currently, most underwater drones are operated manually using a controller. Although each operation method has its advantages and disadvantages depending on the intended application, our target use case is tasks such as seafloor mapping, where operation within a predefined area is required. In such cases, the movement itself is relatively simple, but human operators are still necessary. To address this issue, we developed an autonomous navigation system capable of moving in a predetermined pattern over a fixed distance, thereby reducing the need for human labor and improving operational efficiency. The underwater drone assumed for practical use in this study is the BlueROV2, which allows for system development and integration. The development was carried out using ArduPilot, an open-source software platform, specifically utilizing its underwater drone–dedicated code, ArduSub. The simulation environment was constructed using Mission Planner. The results of Simulations 1 to 4 are presented below. Simulation 1 was designed for applications such as seafloor mapping, and a square flight mode was developed. As a result, the drone was able to move forward the specified distance, rotate its body, and move forward again repeatedly. By repeating this sequence four times, it successfully followed the predetermined square path. Simulation 2 aimed for slightly more complex movements, and a pentagonal flight mode was developed. The drone moved the specified distance, rotated at each vertex, and successfully traced the defined pentagonal path. Simulation 3 tested whether more complex maneuvers could be achieved by developing a diamond-shaped flight mode inspired by playing cards. The drone moved forward while slightly curving, adjusted its orientation at each point, and was able to trace the diamond shape. Simulation 4 was designed to verify smooth movement under continuous curvature, for which a cardioid-shaped flight mode was developed. The drone smoothly followed a curved trajectory, successfully forming the heart-shaped pattern characteristic of a cardioid. The simulations demonstrated that it is possible to develop a system capable of autonomously executing the pre-defined flight patterns. This challenges the conventional notion that underwater drones must be operated manually using a controller. In the future, we plan to conduct experiments to verify whether the system can be implemented and operated on actual hardware. As a next step, we aim to develop coordinated operations using multiple drones for swarm control.

• An ICI Canceling Underwater OFDM Communication System with 2-Step Modified Delay and Doppler Profiler

  Suguru Kuniyoshi, Shiho Oshiro, Hiromasa Yamada, Tomohisa Wada

  OCEANS 2024 - Halifax ( IEEE )    2024年11月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（国際会議プロシーディングス）

  　概要を見る

  In 2023, the first prototype of an Inter-Carrier-Interference (ICI) Canceling Underwater Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Communication system was proposed using modified Delay and Doppler Profiler (mDDP). However, the Bit Error Rate (BER) reduction was limited. As a result of continuous research, we found that the two-stage configuration of mDDP can dramatically improve BER reduction performance. This paper presents the results of pool experiments of OFDM communications in forward and reverse two-wave Doppler-shift environments. To mitigate the ICI effect, a modified Delay and Doppler Profiler (mDDP), which estimates not only attenuation, relative delay and Doppler shift but also sampling clock shift of each multi-path component, is utilized. After the 1st stage mDDP, the effect of ICI has been reduced from the Channel Transfer Function (CTF) and the more accurate CTF is processed by the second-stage mDDP, resulting in highly accurate channel parameter estimation and improved ICI cancellation in the final multi-tap equalizer. To verify this effect, two transmit transducers and one receive transducer were used in the pool experiment to create a two-wave inverse Doppler-shifted multipath environment. By increasing the number of equalizer taps, the BER reduction performance of 64QAM modulation was improved by approximately one order of magnitude for 2step mDDP compared to 1step mDDP.

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• An Iterative Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiver with Sequential Inter-Carrier Interference Canceling Modified Delay and Doppler Profiler for an Underwater Multipath Channel

  Suguru Kuniyoshi, Shiho Oshiro, Rie Saotome, Tomohisa Wada

  Journal of Marine Science and Engineering ( Journal of Marine Science and Engineering )  12 ( 10 )   2024年10月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• Scalability in Autoencoder-based OFDM Communication System

  Seizan Tsugawa, Takao Toma, Shiho Oshiro, Tomohisa Wada (担当範囲: 論文作成の補助、研究指導、国際学会発表の指導)

  2023 IEEE International Conference on Computer Vision and Machine Intelligence (CVMI) ( IEEE )    2024年03月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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  This paper proposed Scalability in Autoencoder-based Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) communication system. In the previous research, only the comparison between IEEE802.11a and Autoencoder by the conventional OFDM communication system was performed, and it was proved that the communication system created by Autoencoder exceeded the performance of the conventional system. Therefore, in this paper, it uses IEEE802.11n and compare whether it can be improved by expanding the bandwidth and using it.IEEE802.11n standard has an FFT length of 128, a subcarrier number of 114 (108 for data), and modulation schemes of Quadrature Phase Shift Keying(QPSK), 16 Quadrature Amplitude Modulation (16QAM). The GI length is 800ns and the symbol length is 4000ns. In the simulation, a computer simulation was performed using a conventional OFDM communication system and a communication system generated by Autoencoder. Assuming that the simulation environment had an Signal-to-Noise Ratio (SNR) of 0 to 30 and an amplitude r of 0.0 to 1.0, the Symbol Error Rate (SER) status for each SNR was output. As a result of computer simulation, QPSK converged at SNR 27 ㏈ at IEEE 802.11a, but was able to reduce SER overwhelmingly to SNR 12 ㏈ at IEEE 802.11n. Also, in 16QAM the convergence at r=0.0 is the same as for SNR22 ㏈, but in IEEE 802.11a it does not converge after r=0.6, but in IEEE 802.11n it does not converge only at r=0.9 and r=1.0 . As a future task, it will use IEEE802.11ac, which enables communication speeds several times faster than IEEE802.11n, examine whether it is possible to further improve accuracy. And it will continue our research to correspond MIMO communication.

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• 5G High Speed DRONE Air Logistics Supported by Advanced 5G Mobile Communication System

  Yusuke Oshiro, Gennan Hayashi, Shiho Oshiro, Tomohisa Wada (担当範囲: 論文作成の補助、国際学会発表の指導)

  2023 IEEE International Conference on Computer Vision and Machine Intelligence (CVMI) ( IEEE )    2024年03月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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  This paper proposes an inter-carrier interference (ICI) canceling OFDM receiver for 5G mobile systems to support high-speed drone logistics at 200 km/h. Such a highspeed drone receiver sees a transmission path consisting of multiple Doppler-shifted propagation channels. the ICI canceller compensates for the ICI generated when the subcarriers lose orthogonality due to the Doppler spread channel. the DMRS (Demodulation Reference Symbol) pilot signal is used to analyze three parameters: distance attenuation of each multipath amplitude component, relative delay time, and frequency deviation due to Doppler shift. ICI cancellation is achieved by generating a channel transfer function (CTF) based on the three parameters and applying the ICI inverse operation. The performance of the ICI cancellation was simulated for the channel conditions specific to high-speed drones, such as 200 km/h, and 5 path reverse Doppler shift for QPSK and 16QAM modulations. By increasing the number of taps in the Multi-Tap Equalizer, the improvement in BER was significant.

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研究発表等の成果普及活動 【 表示 ／ 非表示 】

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• 水中音響通信によるAUV・ROVの開発と可能性

  大城　史帆

  船舶MRO（Maintenance、Repair、Overhaul）を沖縄へ  (おきみゅー)  2023年07月  -  2023年07月   

論文査読・海外派遣等、研究諸活動 【 表示 ／ 非表示 】

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• Journal for Academic Computing and Networkingの査読

  学術専門雑誌等編集 

  2025年07月

  -

  2026年03月

   

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  論文3本とレター1本の査読

• Journal of Marine Science and Technologyの査読者

  学術論文査読件数 

  2023年11月

  -

  2024年03月

   

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  Journal of Marine Science and Technology（JMST）の査読者として推薦され、査読を行った。

• Journal for Academic Computing and Networkingの査読者

  学術専門雑誌等編集 

  2023年08月

  -

  2023年11月

   

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  論文3本の査読を行った。

その他研究費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• ⽔中⾳響通信による⽔中ドローンの群制御システム

  研究費種類: 財団・社団法人等の民間助成金  参画方法: 研究代表者

  研究種別: 研究助成  事業名: 公益財団法人トランスコスモス財団 学術・科学技術等の分野への助成事業

  研究期間: 2021年04月  -  2022年03月 

  代表者: 大城　史帆  資金配分機関: 琉球大学

  直接経費: 1,000,000（円）  金額合計: 1,000,000（円）

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  近年国内外で海底資源の探索や⽔中ドローンを⽤いた海中の⽣態調査が盛んになっ てきている。現段階では⽔中⾳響通信の技術も進歩してきているが、まだ課題も多く 安定的な通信を可能にする事は難しいとされている。そして⽔中ドローンも有線接続 で使⽤する機体が多く、使⽤できる範囲もケーブルの⻑さにどうしても制限が掛かっ てしまう。そのため、⽔中⾳響通信技術を使⽤した無線の⽔中ドローンを提案する。 後に機体を複数機使⽤した群集合の開発に取り組む予定である。

共同研究実施実績 【 表示 ／ 非表示 】

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• Development of Novel Flight Modes for Underwater Drones

  研究期間: 2020年05月  -  継続中 

  代表者: Shiho Oshiro  連携研究者: Masaki Shibuya, Hiroaki Kawasaki 

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  In this paper, we propose the development of novel flight modes for underwater drones. Currently, most underwater drones are operated manually using a controller. Although each operation method has its advantages and disadvantages depending on the intended application, our target use case is tasks such as seafloor mapping, where operation within a predefined area is required.

研究シーズ 【 表示 ／ 非表示 】

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• ドローンを用いた〇〇に関する研究

  ドローン、無人航空機

  関連項目: ( Development of Novel Flight Modes for Underwater Drones )

  キーワード: ドローン

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  ドローンを用いてこういった研究を行いたいや、こういう機能がついていればよいのになど、そういう希望がありましたら検討し、研究・開発したいと思っております。

• 水中ドローンを用いて行う〇〇についての研究

  水中ドローン

  関連項目: ( Development of Novel Flight Modes for Underwater Drones )

  キーワード: 水中ドローン

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  水中ドローンの研究を主にしています。水中ドローンをこういう使い方したいや、こういう活用できたらいいという意見がありましたら、そちらを実現できるよう研究・開発したいと思っております。

SDGs 【 表示 ／ 非表示 】

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メディア報道 【 表示 ／ 非表示 】

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• #31 2024年、明けましておめでとうございます。  テレビ・ラジオ番組

  Spotify, ApplePodcast, AmazonPodcast  ArduPilot podcast  2024年1月

  執筆者： 本人以外 

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  2024年も引き続き、ArduPilotポッドキャストをよろしくお願いいたします！ ArduPilotに関するトピックをゆるーく、わかりやすーく、だけども熱く伝えていけたらと思います。 皆様にとって良い年でありますように。

• #30 年末スペシャル★皆さま、良いお年を。  テレビ・ラジオ番組

  Spotify, ApplePodcast, AmazonPodcast  ArduPilot podcast  2023年12月

  執筆者： 本人以外 

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  皆さまにとってどんな一年だったでしょうか。 ArduPilot Podcastは、2023年2月3日から配信がスタートし、早くも最初の年末を迎えようとしています。 ArduPilotが少しでも皆さまの頭の中に入っていたとしたら嬉しい限りです。 2024年明けから早速配信してまいますので、 引き続き、お耳のお供に、どうぞ、よろしくお願い申し上げます。 どうぞ、良いお年をお迎えください。

• #18 総員全方位守備体制！次回、〇〇襲来。  テレビ・ラジオ番組

  Spotify, ApplePodcast, AmazonPodcast  ArduPilot podcast  2023年9月

  執筆者： 本人以外 

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  シーズン2に入ってもゆるーく話をしていきます。 MC準レギュラーに美らマリン・ファーストペンギン大城を迎え、このPodcastの弱点であったサポートフレーム「サブマリン」を強化！ 体制強化を図ったばかりのこのチャンネルに早くも次の使徒が・・・ この時期はアイツの活動がピークを迎えているであろう。 次回、TAP-J襲来。 乞うご期待。

• #17 シーズン2の幕開け！！  テレビ・ラジオ番組

  Spotify, ApplePodcast, AmazonPodcast  ArduPilot podcast  2023年9月

  執筆者： 本人以外 

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  ArduPilot Podcastに新メンバーが加わりシーズン2に突入しました♪ さて、新メンバーは誰でしょうか。

• #15 The Finalファーストペンギン大城。次回、乗船！？(5/3)  テレビ・ラジオ番組

  Spotify, ApplePodcast, AmazonPodcast  ArduPilot podcast  2023年8月

  執筆者： 本人以外 

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  引き続きゲストの琉球大学情報基盤統括センター助教の大城史帆 (オオシロシホ)さんを迎えてArduSubについてゆるーく話をしています。 これがファイナル！ゲストとしてお話を聞いてるうちにこのPodcastに必要なメンバーということに気づき、大胆にもArduPilot Podcastへの乗船をオファー。 「おれは助けてもらわねェと生きていけねェ自信がある!!!」（引用：ワンピース） 嬉しいことに快諾いただき、今後は大城さんの力を借りて一緒にArduPilotをより多くのリスナーに広めていきます。シーズン２への突入リーチかかりました！！！時期は未定ですがお楽しみに。 まず必要なのが大城さんのロールです。アイデアください〜！

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