2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Maintenance-free Context Recognition by Passive Sensing
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19K11941
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
内山 彰 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (70555234)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 環境発電 / Wi-Fi / Compressed CSI / バッテリレスセンシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，人の行動などの状況認識を低コストに実現するため，電力の供給が不要なバッテリレスタグを用いた受動型センシングによるメンテナンスフリーな状況認識技術の開発を目的としている．この目的達成に向けて，2019年度はバッテリレスタグの設計に関する検討を行うとともに，Wi-Fiチャネル状態情報（CSI）を利用した通路などにおける屋内空間の人数推定手法の設計を行った．2年目となる2020年度は，環境発電により得られるわずかな電力で動作可能な環境発電型タグの設計を行った．また，Compressed CSIを利用したWi-Fi電波による物体認識に関する基礎検討を行った．
環境発電型タグの設計においては，わずかな電力消費を許容することによって，バッテリレスタグでは実現できない電波変動を生み出すことができたため，センシング可能な距離を3m程度まで延伸可能なことが確認できた．また，Wi-Fi Compressed CSIを用いた物体認識においては，基地局と端末間でやりとりされるパケットに含まれているCompressed CSIを傍聴し，基地局の複数アンテナ間で受信した電波の位相差を取得する．既存研究で用いられているCSIは，ごく限られた機器でなければ取得できないのに対して，Compressed CSIはIEEE 802.11ac以降に対応した機器であれば取得が可能であり，広く普及が見込める．複数本のアンテナで構成されるアンテナアレイを用いて，Compressed CSIにより取得したアンテナ間位相差から，電波の到来角を推定することができる．この原理を応用し，アンテナアレイから見た方向が分かっている送信機からの直接波を除去することで，周辺環境による反射波の電波強度マップを構築し，その特徴から物体の認識を実現する．この方式の基礎検討をするため，実機実験を行うための環境を構築した．
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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
研究実施計画では，1．アンテナ特性を利用したバッテリレスタグの設計開発，2．対象装着型バッテリレスタグによる状況認識技術の開発，3．環境設置型バッテリレスタグによる状況認識技術の開発，の3つに取り組む予定であった．これに対して，2019年度はバッテリレスタグの設計に関する検討，およびWi-Fiチャネル状態情報を利用した状況認識技術の一つとして，通路などにおける屋内空間の人数推定手法の設計を実施した．2年目となる2020年度は1．，2．に関連して環境発電型タグの設計に取り組み，センシング可能な範囲の延伸を実現した．また，引き続きWi-Fiチャネル状態情報を利用した状況認識技術の一つとして，物体認識手法の検討を行った．これらの成果は論文誌や国際学会などでも発表している．以上より，おおむね順調に進展しているものと判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は開発した環境発電型タグを利用した状況認識技術の開発に取り組む．その際，対象装着型・環境設置型の双方から，見守りなどのアプリケーションを対象に研究を推進する．また，Wi-Fiチャネル状態情報を用いた物体認識手法を確立することで，状況認識への応用を検討する．これらを通じて，受動型センシングによるメンテナンスフリーな状況認識技術を実現し，最終的な研究成果を国際会議や論文誌などで発表する予定である．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響により，多くの学会がオンラインで開催されたため，旅費の支出が無くなった．また，電波を用いた研究の特性上，シールドテントなどの設備下において実施する必要がある実験もあり，新型コロナウイルスの感染拡大時期においては頻繁な実験が難しくなることもあったため，実験のための機材や部材の支出がやや少なくなった．最終年度も同様の状況が続くと予想されるため，タグのプロトタイプ開発や感染対策をとりながらの実験補助のためのアルバイト謝金に予算を充てることで，助成金の有効活用を図る予定である．
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Research Products
(6 results)
