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Study on a drone detection and classification technique using ultra-wideband radar

Research Project

Project/Area Number 18K13772
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research Institution防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)

Principal Investigator

Nakamura Ryohei  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 准教授 (70735969)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsドローン検知 / レーダ / 超広帯域 / 識別 / 深層学習 / CNN / RNN / サポートベクタ―マシン / 反射特性 / 各種ドローン / ミリ波
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to develop a method for detecting and classifying of drones using an ultra-wideband (UWB) radar. As a result, we have confirmed that the use of UWB radar provides unique radar echoes that is effective in classifying drones. In addition, from the unique echoes, we developed a method to classify not only drones and birds but also drone models using deep learning, and confirmed its effectiveness.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は,既存システムと同等以上の検知性能をもちながら,可搬性,低コスト化を可能とするレーダ単体によるドローン検知システムの実現のための技術の確立を目指したものであり,今後必要性が益々増すであろうドローン検知システムへの社会的貢献度は高い.また,国内外でドローン検知にUWBレーダを用いた報告はなく,ドローンの特徴的な反射波が得られることを明らかにしたことは学術的価値が高い.さらに,本研究を通して明らかにした各種ドローンの反射特性やレーダ反射断面積は他の研究開発者のリファレンスとなることが期待されることから学術的貢献度及び波及効果も高く,既に国内外の研究者から研究成果の引用もされている.

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Ego-vehicle speed estimation on spectral analysis using fast chirp modulation radar2021

    • Author(s)
      K. Jimi, R. Nakamura, and T. Ogitsu
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: 10 Issue: 9 Pages: 762-768

    • DOI

      10.1587/comex.2021XBL0124

    • NAID

      130008082864

    • ISSN
      2187-0136
    • Year and Date
      2021-09-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] RCS measurements of various drones at 24 GHz2020

    • Author(s)
      Nakamura Ryohei、Suzuki Kantaro、Hadama Hisaya
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: 9 Issue: 7 Pages: 262-267

    • DOI

      10.1587/comex.2020XBL0018

    • NAID

      130007868213

    • ISSN
      2187-0136
    • Year and Date
      2020-07-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report 2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improvement of Ranging Accuracy during Interference Avoidance for Stepped FM Radar Using Khatri-Rao Product Extended-Phase Processing2019

    • Author(s)
      K. Jimi, I. Matsunami, and R. Nakamura
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Communications

      Volume: E102.B Issue: 1 Pages: 156-164

    • DOI

      10.1587/transcom.2018EBP3042

    • NAID

      130007541992

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • Year and Date
      2019-01-01
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental study on human target localization system using a multistatic ultra-wideband sensor2018

    • Author(s)
      R. Nakamura, N. Shimizu, and H. Hadama
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: 7 Issue: 11 Pages: 394-399

    • DOI

      10.1587/comex.2018XBL0102

    • ISSN
      2187-0136
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ultra-wideband radar reflectivity of a drone in millimeter wave band2018

    • Author(s)
      R. Nakamura, H. Hadama, and A. Kajiwara
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: 7 Issue: 9 Pages: 341-346

    • DOI

      10.1587/comex.2018XBL0084

    • NAID

      130007480136

    • ISSN
      2187-0136
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ミリ波高速チャープ変調レーダを用いた複数のドローンの検知に関する基礎的検討2022

    • Author(s)
      黒崎将史, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation on a Drone Classification Method Using UWB Radar Image Recognition with Deep Learning2021

    • Author(s)
      D. Kawaguchi, R. Nakamura, H. Hadama
    • Organizer
      2021 IEEE 93rd Vehicular Technology Conference Spring (VTC2021Spring)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ミリ波高速チャープ変調レーダによるドローンのマイクロドップラ特性に関する実験的検討2021

    • Author(s)
      黒崎将史, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ミリ波高速チャープ変調レーダによるドローンのマイクロドップラ特性に関する基礎検討2021

    • Author(s)
      黒崎将史, 川口大貴, 中村僚兵, 自見圭司, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超広帯域レーダのレンジプロファイル画像を用いたConvolutional LSTMに基づくドローンの識別手法の検討2021

    • Author(s)
      川口大貴, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超広帯域レーダのレンジプロファイル画像を用いた各種CNNモデルによるドローンの識別精度の比較検討2021

    • Author(s)
      川口大貴, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation on a Drone Classification Method Using UWB Radar Image Recognition with Deep Learning2021

    • Author(s)
      D. Kawaguchi, R. Nakamura, H. Hadama
    • Organizer
      Proc. of 2021 IEEE 93rd Vehicular Technology Conference Spring (VTC2021Spring)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ミリ波高速チャープ変調レーダによるドローン検知の基礎検討2021

    • Author(s)
      平山尚幸, 川口大貴, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 超広帯域レーダを用いた深層学習に基づくドローンの識別手法の検討2020

    • Author(s)
      川口大貴, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習に基づく超広帯域レーダによるドローンの識別に関する基礎検討2020

    • Author(s)
      川口大貴, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Reflection characteristics of ultra-wideband radar echoes from various drones in flight2020

    • Author(s)
      T. Mizushima, R. Nakamura, H. Hadama
    • Organizer
      Proc. of 2020 IEEE Topical Conference on Wireless Sensors and Sensor Networks (WisNet2020)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超広帯域レーダによる各種ドローンの識別に関する基礎検討2020

    • Author(s)
      水嶋巧, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 超広帯域レーダによる飛行時の各種ドローンの反射特性2019

    • Author(s)
      水嶋巧, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 集中制御型自動走行システムの固定カメラによる走行車測位技術の検討2019

    • Author(s)
      有馬蒼一郎, 奥田和也, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 各種ドローンに対する超広帯域レーダ反射特性の研究2019

    • Author(s)
      鈴木貫太郎, 松高諒典, 中村僚兵, 葉玉寿弥
    • Organizer
      電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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