マイクロ波帯パッシブレーダを用いた空中高圧送電線検知法の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K12478
• Research Institution: Nippon Institute of Technology
• Principal Investigator: 服部 邦彦 日本工業大学, 工学部, 教授 (90261578)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: マイクロ波 / 送電線検知 / パッシブレーダ / アクティブレーダ / リモートセンシング

Outline of Annual Research Achievements

低高度で有視界飛行する小型飛行機やヘリコプタなどの衝突防止法として空中高圧送電線を検知するために、従来のアクティブレーダ法にくらべ小型で安価なシステムを構築するため、新しい手法として、パッシブレーダ法を用いた方法を提案し実験的な検証を行なう。研究期間中には、空中高圧送電線を検知するためのマイクロ波帯パッシブレーダを設計・製作しその性能評価をする。そして、給電線の検出が可能かどうかの室内模擬実験評価を行い、高圧送電線の屋外測定を試みる。この結果を元に受信システムの改良を行い、実用性を評価・検討する。
これまでに実施した事は、小型の受信器を設計・製作しハードウエアはほぼ完成した。そして、今回、製作した受信システム雑音レベルを実験により見積ろうと試みたが明確な値を出すことができなかった。しかし、対象とする測定源の受信信号測定はできているので、この装置を使用し実験を行なった。測定装置は、一昨年製作した受信器、アンテナ、データ取得用PCを一台の台車の上に設置し測定対象から自由に移動できるようにした。送電線に代わり測定対象として市販の蛍光管（長さ120cm、直径4cm）を用いた。
蛍光管とアンテナ間の距離を1mから徐々に離してゆき5mを超えると受信信号が弱くなり測定が困難になった。この間、受信強度の最大値は、おおよそ距離に比例して減衰した。受信信号強度は掃引方向に対しガウス分布となり半値全幅(1/e幅)は、蛍光灯の直径に比べ5倍程度であり、アンテナからの距離が離れても大きく広がるようには見えなかった。2本の蛍光管を13cm離し同様の測定を行なった。この実験での信号強度は、4倍になったが半値全幅は若干広くなったものの受信強度はガウス分布となり、2本の蛍光管を区別することはできなかった。また、この実験でも5mを超えると受信はできるものの分布が広がり蛍光管を認識するのが困難であった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

受信器を含めた測定システムのハードウエア部はほぼ完成した。受信システムの雑音レベルを測定することで、屋外で使用した場合の性能を見積もることができるため放射体の温度差を用いた評価測定を行なった。しかし、現有のスペクトルアナライザではこの測定ができなかった。そこで、室内実験での受信システムの基礎特性を把握するために、送電線ではなく雑音レベルが大きい蛍光管を用いて室内実験を開始した。この実験では、測定対象物から5ｍ程度離れても受信信号を測定することができた。生データは取得されているが、この結果をより詳細に検討するためのデータ収集、解析プログラムの開発が遅れている。このため、測定データ処理が手作業であるうえ、アンテナの指向性などの補正も加えていない生信号の評価だけである。
この測定では、ノイズ源として比較的大きい蛍光管を使用しているが、実際に使用されている送電線は入手できたが、これを室内でどのように用いるか、蛍光管とどう比較するかなどの課題がある。計画より研究が遅れているのは、当初、解析ツールとしてVisual BasicもしくはFortranで解析プログラムを構築しようとしたが、データ取得方法が一般的に使われているExcelシートに書き込まれるためExcel－VBAを使用することにした。研究代表者は、これを使用したことがないため構築に時間がかかってしまった。

Strategy for Future Research Activity

本システムを使用し、蛍光管を用いた室内実験において詳細な検討を引き続き行なう。具体的には、性能評価のために測定対象と受信信号強度および空間分布の関係、測定対象の空間分解の評価である。さらに2次元空間分布を取得する。そのため、データ収集および解析ソフトウエアの整備を行っていき、測定の効率化を図る。
屋外実験を行なうためには、アンテナの掃引装置を改良し任意での方向での測定を可能にする方法を検討する。これらにより詳細なデータを取得し、受信器性能や検知法の実用性について検討を行う。
今年度は、最終年度であるため可能な限り、実験成果をまとめる事に努める。

Causes of Carryover

研究の進捗状況が、当初予定よりも大幅に遅れたこと、および現在、所持している測定機材を使用したことなどにより、当初計画額が使用されず次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

先の「今後の推進方策」にも記載したとおり、測定データ収集効率の向上ならびに装置のコンパク化を図ることなどに前年度予算を使用する。屋外測定のための掃引装置も改良するために前年度予算を使用する。