2017 Fiscal Year Research-status Report
光・電波周波数コムを用いる高速測距技術に関する研究
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16K06406
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
菅野 敦史 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 主任研究員 (20400707)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川西 哲也 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40359063)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 測距技術 / 光周波数コム / 周波数コム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光周波数コムを用いた測距技術について光変調器駆動形コム光源による複数信号光周波数リフレクトメトリの信号処理による信号対雑音電力比(SNR)向上の原理検証を行った。FM光周波数コム信号(光変調駆動周波数9.6-10.56GHz、掃引時間15μs、+3次までの高調波を利用)を光ファイバ(650m)に導入し測距を行った。受信システムは差動入力型光検出器を用いることによりSNR向上および共通モード雑音低減を図った。受信IF信号スペクトルには3成分のピーク構造(SNR 20dB)と複数の不要成分(SNR 10dB以上)が得られたため、MUSIC法を用いてピーク検出を行った。実験的に得られた3成分を信号処理により得られたパラメータでフィッティングしたところ、ファイバ長により計算されたビート周波数理論値と±4MHzの範囲で一致した。ファイバ長換算では±6m程度相当であるが、送信機・受信機への参照信号光経路と同等程度の長さであることからよく一致した。
上記の光周波数コム信号(周波数12.1-12.9GHz、掃引時間10μ秒)を援用した300GHz帯電波多頭レーダ(マルチスタティックレーダ、送信1台、受信2台構成)を構成した。受信を多頭とすることにより、1受信機が反射してきた電波を検出できない場合でも離れて設置した他受信機が検出する原理を実証することに成功した。
多頭型レーダにおける干渉低減手法として、FM信号掃引幅(1-1.5GHz)を変化させた場合の雑音レベル上昇についてシミュレーションおよび実験検証したところ、10%程度の掃引時間変化であっても受信ビート信号のSNRは干渉がない場合に比べて20dB程度の上昇に抑えられることがわかった。掃引幅差が50%(1GHzと1.5GHz)の場合では14dB程度の上昇であることから送信レベルダイヤの検討により干渉低減させることが可能である。
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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
研究実施計画として挙げた、光周波数コム信号の生成とそれを用いた光周波数リフレクトメトリによる複数光コム成分一括信号処理による測距技術を実験的に検証し、相関信号処理手法を適用することにより測距の高精度化に成功した。また、多頭式測距方式におけるテラヘルツ帯実験的検証にも成功した。あわせて実施した散乱影響・直接信号による干渉の影響についてシミュレーション検討結果から、掃引速度を変化させたシステムの有用性についても検証でき、干渉を低減させることが可能になることが確認された。
よって、全体としての研究進捗はおおむね順調に推移していると結論づけられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は光周波数コム信号活用型高精度測距のさらなる高精度化を目指した信号処理方式の検討と実装を行う。また、空間へ放射した場合に実現できるLIDARの検討も合わせて行う。
電波法制限のある電波領域周波数コムの生成として狭帯域幅に3本以上生成可能なコム発生源の実装とその光・電波相互変換技術の設計と検証、原理実験を行う。また上記の信号処理方法を適用することで電波周波数コムの測距原理検討を行う。
また、多頭式測距方式を用いた際の他方からの散乱・直接波入力による相互干渉を低減させる方式について、実際の設置状況を加味した検証を行う。具体的には、通常の多頭式方式では直接干渉をさせないようなアンテナ配置・回転同期などを行うが、その場合でもターゲット等反射による干渉は避けて通れない。そのため、回転時間などの検討パラメータを抽出し数値解析等を行うことで、干渉低減方式の有効性検討を行う。
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| Causes of Carryover |
バルクヘッドアダプタ等について、年度末見積もり金額よりも為替差益の関係上安価に調達できたため次年度へ繰り越し、平成30年度で調達を予定している周波数コム回路部品（物品費）の高精度化に充当する予定である。
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