Presence detection and localization using ultrasound

• Project/Area Number: 18300025
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Computer system/Network
• Research Institution: National Institute of Informatics
• Principal Investigator: HASHIZUME Hiromichi National Institute of Informatics, アーキテクチャ科学研究系, 教授 (40172853)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SUGIMOTO Masanori 東京大学, 大学院工学系研究科, 准教授 (90280560)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥10,870,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2008: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2007: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2006: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 情報ネットワーク / 情報通信工学 / ネットワーク / 感性情報学 / 計測工学 / 超音波計測

Research Abstract

この研究グループの提唱する新しい超音波位置計測の技術、すなわち位相一致法の開発ならびに応用開発をめざしたものである。
位相一致法によれば超音波による位置計測精度を従来の 100倍に高められる。理論解析によりその理由を解明するとともに、本法の原理を確立した。
従来の超音波位置計測では室内の四隅など数点に固定ノードを置き、そこからの距離を同時計測することでターゲットを測位するが、着手として位相一致法で同様の計測を行い、静止時に期待される精度の結果を得た。一方で移動体計測では周波数ドップラーシフトにより精度が悪化し、なんらかの補償を要することがわかった。
位相一致法の精度によれば、3次元計測に必要な基線長を 80ミリメートル程度にできるため、3センサーを1筐体にコンパクトに収納した測定ユニットを開発した。設置工事の不要な、画期的なものである。これを使いロボット制御などのデモンストレーションを行った。特に参加型ゲームの形にまとめ、好評を博した。ロボットの気配を他ロボットが追跡する、本研究タイトルに即したものである。
移動体測位の精度を高めるため、ドップラーシフトを精密検出する技法を開発し、完成した。それを適用することで移動体の計測においても静止物体に準じる計測精度に改善できた。同時に物体の移動速度ベクトルも測定できることが判明した。位置と速度の同時計測法は従来知られておらず、当初計画にはなかった本研究の成果である。
研究成果は論文発表のほか、数件の国内・国外特許出願を行った。また新聞発表も一件行った。

Research Products

• [Journal Article] 超音波イメージングシステムの直感的な設計評価を可能にする線形モデル (2009)
  • Author(s): 伊藤 俊夫, 杉本 雅則, 橋爪 宏達
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌A Vol.J92-A, No.8 (掲載予定)
  • NAID: 110007360249
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Scalable Tracking System Using Ultrasonic Communication (2009)
  • Author(s): Toshio Ito, Tetsuya Sato, Kan Tulathimutte,Masanori Sugimoto, and Hiomichi Hashizume
  • Journal Title: IEICE Vol.E92A No6
  • NAID: 10026857823
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Scalable Ultrasonic-based Localization System Using the Phase Accordance Method. (2009)
  • Author(s): Toshio Ito, Tetsuya Sato, Kan Tulathimutte, Masanori Sugimoto, Hiomichi Hashizume
  • Journal Title: LECTURE NOTES IN ELECTRICAL ENGINEERING (採録決定9月予定刊行)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 位相一致法による正確な超音波位置認識手法とその特性 (2008)
  • Author(s): 橋爪宏達,金子歩,杉本雅則
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 A Vol. J91-A No.4 Pages: 435-447
  • NAID: 110007382219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 位相一致法による正確な超音波位置認識手法とその特性, 電子情報通信学会論文誌 (2008)
  • Author(s): 橋爪宏達, 金子歩, 杉本雅則
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 Vol. J91-A, No. 4 Pages: 435-447
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 位相一致法による正確な超音波位置認識手法とその特性 (2008)
  • Author(s): 橋爪宏達, 金子歩, 杉本雅則
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 A Vol. J91-A No. 4 Pages: 435-447
  • NAID: 110007382219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 位相一致法におけるドップラー効果補償とその評価 (2008)
  • Author(s): 大泉拓, 佐藤哲也, 杉本雅則, 橋爪宏達
  • Journal Title: 平成19年度電子情報通信学会, 東京支部学生会研究発表会(CD-ROM)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高精度超音波移動体測位のための位相一致法の拡
  • Author(s): 佐藤哲也,杉本雅則,橋爪宏達
  • Journal Title: 電子通信情報通信学会論文誌 (採録決定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 位相一致法による正確な超音波位置認識手法とその特性
  • Author(s): 橋爪宏達, 金子歩, 杉本雅則
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 A (掲載決定)
  • NAID: 110007382219
• [Presentation] A Scalable Ultrasonic-based Localization System Using the Phase Accordance Method (2009)
  • Author(s): Toshio Ito, Tetsuya Sato,Kan Tulathimutte,Masanori Sugimoto, and Hiomichi Hashizume
  • Organizer: Lecture Notes in Electrical Engineering (採録予定)
• [Presentation] A Simple Linear Model of Acoustic Imaging in Temporal and Directional Frequency Space (2009)
  • Author(s): Toshio Ito , Masanori Sugimoto, Hiromichi Hahizume
  • Organizer: A130(30th International Acoustic Imaging Symposium)
  • Place of Presentation: Monterey, CA, USA
• [Presentation] A Simple Linear Model of Acoustic Imaging in Temporal and Directional Frequency Space. (2009)
  • Author(s): Toshio Ito, Masanori Sugimoto, Hiromichi Hahizume
  • Organizer: A130 (30th International Acoustic Imaging Symposium)
  • Place of Presentation: Monterey, CA, USA
• [Presentation] 超音波測位システムにおける移動ノードの位置および速度の実時間同時測定 (2008)
  • Author(s): 佐藤哲也、大泉拓、杉本雅則、橋爪宏達
  • Organizer: 情報処理学会
  • Place of Presentation: 北海道(小樽)
  • Year and Date: 2008-05-16
• [Presentation] 超音波通信を用いたロボットトラッキングシステム (2008)
  • Author(s): 伊藤俊夫、杉本雅則、橋爪宏達
  • Organizer: 情報処理学会
  • Place of Presentation: 北海道(小樽)
  • Year and Date: 2008-05-16
• [Presentation] 超音波測位システムにおける移動ノードの位置および速度の実時間同時測定 (2008)
  • Author(s): 佐藤哲也, 大泉拓, 杉本雅則, 橋爪宏達
  • Organizer: 情報処理学会
  • Place of Presentation: ユビキタスコンピューティング(小樽)
  • Year and Date: 2008-05-16
• [Presentation] 超音波通信を用いたロボットトラキングシステム (2008)
  • Author(s): 伊藤俊夫, 杉本雅則, 橋爪宏達
  • Organizer: 情報処理学会
  • Place of Presentation: ユビキタスコンピューティング(小樽)
  • Year and Date: 2008-05-16
• [Presentation] 位相一致法におけるドップラー効果補償とその評価 (2008)
  • Author(s): 大泉拓,佐藤哲也,杉本雅則,橋爪宏達
  • Organizer: 平成19年度電子情報通信学会,東京支部学生会研究発表会 (CD-ROM)
• [Presentation] 超音波測位システムにおける移動ノートの位置および速度の実時間同時測定 (2008)
  • Author(s): 佐藤哲也、大泉拓、杉本雅則、橋爪宏達
  • Organizer: 情報処理学会
  • Place of Presentation: ユビキタスコンピューティングシステム(北海道)
• [Presentation] 超音波通信を用いたロボットトラッキングシステム (2008)
  • Author(s): 伊藤俊夫、杉本雅則、橋爪宏達
  • Organizer: 情報処理学会
  • Place of Presentation: ユビキタスコンピューティングシステム(北海道)
• [Remarks] ホームページ等
  • URL: http://www.itl.u-tokoyo.ac.jp/~usonic/jp/index.html
• [Remarks] 新聞掲載 日経産業新聞 2007年11月26日
• [Remarks]
  • URL: http://www.itl.u-tokoyo.ac.jp/~usonic/jp/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 距離測定方法、距離測定用受信局装置及び位置測定システム (2008)
  • Inventor(s): 橋爪宏達,杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Industrial Property Number: 2008-060922
  • Filing Date: 2008-03-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 距離測定方法、距離測定用受信局装置及び位置測定システム (2008)
  • Inventor(s): 橋爪宏達, 杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Industrial Property Number: 2008-060922
  • Filing Date: 2008-03-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 時刻基準点情報伝送システム、時刻基準点情報伝送方法、送信器および受信機 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪宏達,杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Filing Date: 2007-09-14
• [Patent(Industrial Property Rights)] 時刻基準点情報伝送システム、時刻基準点情報伝送方法、送信器および受信機 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪宏達,杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Filing Date: 2007-10-19
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 時刻基準点情報伝送システム、時刻基準点情報伝送方法、送信器および受信機 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪宏達,杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Filing Date: 2007-11-02
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 超音波距離計測システムおよび超音波距離測定方法 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪 宏達,杉本 雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Acquisition Date: 2007-11-22
• [Patent(Industrial Property Rights)] 時刻基準点情報伝送システム、時刻基準点情報伝送方法、送信器および受信機 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪宏達, 杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Industrial Property Number: 2007-528168
  • Filing Date: 2007-09-14
• [Patent(Industrial Property Rights)] 時刻基準点情報伝送システム、時刻基準点情報伝送方法、送信器および受信機 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪宏達, 杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Filing Date: 2007-10-19
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 時刻基準点情報伝送システム、時刻基準点情報伝送方法、送信器および受信機 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪宏達, 杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Filing Date: 2007-11-02
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 超音波距離計測システムおよび超音波距離測定方法 (2007)
  • Inventor(s): 橋爪宏達, 杉本雅則
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • Acquisition Date: 2007-11-22