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Study of 3 dimensional drone mesh networks using Massive MIMO

Research Project

Project/Area Number 17H01738
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Information network
Research InstitutionNippon Institute of Technology

Principal Investigator

Hiraguri Takefumi  日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (90582817)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 金子 めぐみ  国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (10595739)
木村 共孝  同志社大学, 理工学部, 助教 (20756382)
松田 崇弘  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (50314381)
中尾 彰宏  東京大学, 大学院情報学環・学際情報学府, 教授 (60401238)
西森 健太郎  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (90500611)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsドローン / 編隊飛行 / メッシュネットワーク / 干渉 / スループット / ビームフォーミング / 指向ビーム / ビーム間干渉 / オーバリーチ干渉 / MIMO伝送 / Massive MIMO / 情報工学
Outline of Final Research Achievements

A transmission method and a formation flight method suitable for realizing a three-dimensional wireless mesh network using small autonomous unmanned aerial vehicles (UAV / Drones) were devised and a demonstration experiment was conducted. Research and development of drone networks has been actively promoted both in Japan and overseas, and these technologies are expected to create an "Industrial revolution on the sky" in various fields such as logistics, disaster supports, aerial photography, and agriculture. etc.
The feature of the proposed scheme is that the beams can be used by multiplexing because the interference signal between beams is reduced by using directional beam forming. The proposed scheme was evaluated by analysis by experiments and simulations, and We are confirmed that it was suitable to use the square basic configuration for formation flight. The effectiveness of the proposed scheme was achieved in a simple flight experiment in which the this scheme was implemented.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題は,通信インフラが破綻した被災地でも迅速な情報収集による災害支援の技術提供を目標としているが,本研究の基盤技術は,多地点に立体的なネットワークを構築して,人間が入り込めないインフラ設備の点検・診断を短時間で情報収集できることや,高解像度のリアルタイム映像伝送は,大規模なスタジアムでのスポーツ中継への応用など幅広い活用が期待できる.またドローンによる通信技術は,世界中で進められているが,通信速度を向上する編隊飛行構成の研究は,世界的に見て貴重な学術的価値がある.すなわち空中ネットワークと編隊飛行構成法の確立は,学術的な価値だけでなく社会への波及効果が高い研究成果が得られた.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (64 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 4 results) Presentation (48 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 8 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Novel Unmanned Aerial Vehicle-Based Line-of-Sight MIMO Configuration Independent of Transmitted Distance Using Millimeter Wave2020

    • Author(s)
      Matsumura Naoki、Nishimori Kentaro、Taniguchi Ryotaro、Hiraguri Takefumi、Tomura Takashi、Hirokawa Jiro
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 8 Pages: 11679-11691

    • DOI

      10.1109/access.2020.2965584

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    • Journal Title

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      Volume: 69 Issue: 3 Pages: 2905-2914

    • DOI

      10.1109/tvt.2020.2965597

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      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 72-76

    • DOI

      10.1587/comex.2019XBL0128

    • NAID

      130007804773

    • ISSN
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    • Journal Title

      Electronics

      Volume: 8 Issue: 2 Pages: 225-225

    • DOI

      10.3390/electronics8020225

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      Volume: E101.B Issue: 7 Pages: 1561-1574

    • DOI

      10.1587/transcom.2017CQT0001

    • NAID

      130007386899

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
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      F. Muramatsu, K. Nishimori, R. Taniguchi and T. Hiraguri
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      10.1587/transcom.2017CQP0005

    • NAID

      130007386774

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    • DOI

      10.1587/transcom.2017CQI0001

    • NAID

      130007386775

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      0916-8516, 1745-1345
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      130007386774

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      130007386899

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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proposal of User Selection Method for Access Control Scheme on Multi-Beam Massive MIMO System2017

    • Author(s)
      Y. Morino, T. Hiraguri, H. Yoshino and K. Nishimori
    • Organizer
      The 6th Korea-Japan Joint Workshop on Complex Communication Sciences (KJCCS)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proposal for Packet Assignment Scheme for Video Transmission Using Multicast Distribution in WLAN Systems2017

    • Author(s)
      I. Shitara, Y. Morino, T. Hiraguri, K. Nishimori, H.Yoshino
    • Organizer
      IEICE Nolta 2017
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Massive MIMOと中継局ドローンを用いた伝搬環境制御法2017

    • Author(s)
      西森 健太郎, 松村 尚輝, 谷口 諒太郎, 満井 勉, 平栗 健史
    • Organizer
      信学技報, vol. 117, no. 283
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多ユーザMassive MU-MIMO伝送に適した端末側ビーム選択法2017

    • Author(s)
      西森 健太郎, 白澤 嘉樹, 谷口 諒太郎, 満井 勉, 平栗 健史
    • Organizer
      信学技報, vol. 117, no. 283
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 3次元ドローンメッシュネットワーク制御の課題と検討2017

    • Author(s)
      平栗 健史, 西森 健太郎, 中尾 彰宏, 金子 めぐみ, 木村 共孝, 松田 崇弘
    • Organizer
      信学技報, vol. 117, no. 185
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 指向性ビームを用いたドローンメッシュネットワーク制御2017

    • Author(s)
      平栗 健史, 西森 健太郎, 設樂 勇, 徳江 健太, 新保 大地, 満井 勉
    • Organizer
      信学技報, vol. 117, no. 182
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチビームMassive MIMO伝送におけるオーバヘッドレスアクセス制御方式 ~ 不飽和トラヒック環境下におけるスループット特性評価 ~2017

    • Author(s)
      森野 善明, 平栗 健史, 吉野 秀明, 西森 健太郎
    • Organizer
      信学技報, vol. 117, no. 156
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチビームMassive MIMO伝送におけるオーバヘッドレスアクセス制御方式 ~ ユーザ選択手法の提案および特性評価 ~2017

    • Author(s)
      森野 善明, 平栗 健史, 吉野 秀明, 西森 健太郎
    • Organizer
      信学技報, vol. 117, no. 103
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ビーム選択型BD法によるMassive MIMO伝送の特性改善2017

    • Author(s)
      西森健太郎,谷口諒太郎,満井勉,平栗健史
    • Organizer
      電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,B-1-141
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Massive MIMO 技術を用いたドローンメッシュネットワークにおけるアンテナ・伝搬路モデル2017

    • Author(s)
      木村共孝,松田崇弘,西森健太郎,平栗健史,金子めぐみ,中尾彰宏
    • Organizer
      電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,BS-6-1
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Massive MIMOにおけるアレーの自由度とユーザ側ビーム選択による特性改善2017

    • Author(s)
      西森健太郎,谷口諒太郎,満井勉,平栗健史
    • Organizer
      電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,BS-6-2
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチビームMassive MIMO伝送におけるオーバヘッドレスアクセス制御方式―公平性を考慮したユーザ選択手法―2017

    • Author(s)
      森野善明,平栗健史,吉野秀明,西森健太郎
    • Organizer
      電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,BS-6-3
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 無線LANマルチキャスト配信の伝送レート選択に関する一検討2017

    • Author(s)
      設樂勇,森野善明,西森健太郎,平栗健史
    • Organizer
      電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,BS-6-5
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Book] [電子情報通信学会誌・特集]「ドローンがもたらす新しい世界」三次元ドローンメッシュネットワークへの挑戦‐アンテナからネットワークまでの横断的アプローチ‐2018

    • Author(s)
      平栗 健史, 西森健太郎, 中尾彰宏, 金子めぐみ, 木村共孝, 松田宗弘
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      電子情報通信学会誌Vol.101 No.12
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      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] ドローンを活用した3 次元ネットワークの開発 ―Hop in the sky!-

    • URL

      http://matching-fair.jp/exhibitor_20/

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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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