2015 Fiscal Year Research-status Report
多次元送信ダイバーシチを用いたMIMOレーダによる目標物の高性能センシング技術
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15K06060
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
菊間 信良 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40195219)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アンテナ / MIMO / レーダ / 多次元ダイバーシチ / 到来方向推定 / 角度広がり推定 / 波源位置推定 / SIMO/MIMOハイブリッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)レーダの送受マルチアンテナを用いて目標物の位置と広がりを検出するための高分解能・高性能・高効率なセンシング技術の研究開発を行った．MIMOレーダを用いた目標物の位置と広がり推定が可能となれば，車載レーダ等において，その有用性・有効性はかなり高いと言える．平成27年度の具体的な成果を以下に記載する．
(1) MIMOレーダ用推定アルゴリズムの高性能化：車載レーダを想定して，各目標物からの反射波の到来中心角とその角度広がりを推定する方法を検討した．この方法が可能であれば，1つの目標物からの反射波は1つの波と捕らえられ，素波を分解する必要な無くなるので，素子数を増やす必要もなくなる．本研究では，MIMOレーダ用推定アルゴリズムとしてパラメータ探索型のCapon法やMUSIC法，および非探索型のDOA-Matrix法に基づく推定手法を提案し，その基本特性を明らかにした．
(2) 近傍波源の位置と大きさ推定の実現：近傍の電波源（反射物）を推定する方法としては，MIMOレーダに近傍界DOA-Matrix法（DOA-Matrix法を近傍波源推定用に改良したもの）を用いた推定法について検討した．この方法を用いるとパラメータ空間の探索をせずとも数値演算のみで直接波源位置と大きさ（広がり）を導出できる．
(3) 多次元送信ダイバーシチ技術の導入によるMIMOレーダの性能向上：MIMOレーダの性能向上のため，送信側で，角度領域，符号領域など多次元にわたるダイバーシチ技術を導入することを検討した．合わせて，従来のSIMO(Single-Input Multi-Output)とMIMOとのハイブリッド方式（切替方式）の動作確認と性能向上の可能性についても検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高分解能到来方向推定法を用いて目標物の到来方向と角度広がりを精度良く推定することが出来ている．角度広がり推定の精度をもう少し改善することが次年度以降の課題である．また，波源位置推定についても従来法の改良が順調に行うことが出来，期待した特性が得られている．また，多次元ダイバーシチの導入については，符号領域と角度領域の複合ダイバーシチの検討であったが，有効性の確認ができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
多次元ダイバーシチの導入については，さらに周波数領域や時間領域のダイバーシチを導入し，MIMOレーダの性能向上を確認する．またマルチアンテナ（アレーアンテナ）の素子配置がレーダ性能に与える影響を調べ，最適な素子配置について検討を行う．
到来方向と角度広がり推定については，全方位に対して推定できるようにアレーアンテナを平面アレーにし，推定アルゴリズムの改良を行う．そして，その特性を計算機シミュレーションにより検討する．基本アルゴリズムとしては近傍界DOA-Matrix法を用いる．波源位置を表すスペクトラムのピークを探す探索型の場合，位置の特定にかなりの時間がかかるため，非探索型のアルゴリズムの考案が望まれる．従って，非探索型アルゴリズム中心に検討を行い，適宜改良を行っていく．また，近傍電波反射体（近傍波源）の位置推定における多次元送信ダイバーシチ技術の有効性についても検討を行う．
近傍波源位置推定においては，解析用パーソナルコンピュータ上での電磁界解析ソフトウエアを用いた検討に加えて，2.4GHz帯（ISMバンド）で電波暗室内実験を行う．それ故，平成27年度までに製作した送受信アンテナと周波数変換器を必要に応じて再調整し，測定のための治具を製作した後，実験的に近傍波源位置推定法の検証を行う．また，実験結果から，提案手法の有効性を確認し，問題点を探る．そして，提案手法の改良へとフィードバックする．さらに，金属板で反射体をつくり，実際の環境を想定した実験を通して提案手法の評価を行う．必要に応じて推定アルゴリズムの改良を行っていく．
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| Causes of Carryover |
消耗品を含む物品費の中の一部，および旅費は本研究費から使用しなかった．設備品の保守費など次年度に必要性が高まるとみて次年度使用とした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品費としては，データ解析用のコンピュータを購入する予定である．また，アンテナ製作用の部品や材料等の消耗品を購入する．旅費は国内および外国の研究成果発表に使用する予定である．その他，印刷費，論文投稿料などが挙げられる．
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