| Project/Area Number |
20K04501
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
Iiyama Koichi 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (90202837)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 光干渉計測 / FMCW法 / LiDAR / 距離計測 / 物体形状計測 / 光計測 / 光距離計測 / 光イメージング / FMCW / 光周波数掃引 / レーザレーダ |
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| Outline of Research at the Start |
自動運転に不可欠な距離センサとして，レーザ光を用いた距離センサであるLiDAR(Light Detection And Ranging)が着目されている。本研究では，光周波数が線形掃引されたレーザ光源を用い，光の干渉を利用するFMCW法によるLiDARを開発して，以下の性能を持つ次世代LiDARの実現を目的とする。
① 安全基準を満たすレーザ光パワー（10mW以下）で，200mの測定距離（現行の2倍）
② 距離分解能2cm以下，かつ，距離測定精度2mm以下（現行と同等以上）
③ 太陽光や対向車のLiDARのレーザ光など，外部光の影響を受けない
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed FMCW LiDAR using a high-coherence laser diode as an optical frequency-swept laser source. The nonlinearity in the optical frequency sweep is cancelled by utilizing the k-sampling method. We have successfully profiled structures inside a building in our campus up to 200 m distant. The repetition frequency of the optical frequency sweep was increased up to 30 kHz for fast measurement, and the measurement time of about 3 sec was realized. However, the nonlinearity in the optical frequency sweep cannot be perfectly cancelled by the k-sampling method for fast measurement situation. To overcome the problem, we slightly distorted the modulation signal for optical frequency sweep to improve the linearity of the optical frequency sweep. As a result, accurate profiling can be realized even when fast repetition frequency of the optical frequency sweep.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
FMCW LiDARは光の干渉を利用することから，外部光が非常に強い環境においても，安定した計測が可能である。また，干渉を利用することで高感度であり，レーザ光パワーが現行のToF法の100分の1以下の低パワーでも距離測定が可能である。これらのことから，屋外における測量，自動運転自動車などにおけるレーザレーダへの安全な適用が可能である。また，遠方の構造物までの距離を持続的に測定することで，構造物の揺れの検知も可能であり，構造物の健康診断や破壊予測など，防災分野への適用も可能である。
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