2020 Fiscal Year Annual Research Report
High-resolution MW-MIMO Imaging Radar for Life Support Applications
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20H02147
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
山田 寛喜 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20251788)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村松 正吾 新潟大学, 自然科学系, 教授 (30295472)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | MIMOレーダ / モーションセンシング / 2次元アレー / ミリ波レーダ / 仮想アレー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度である2020年度は，2次元KR-MIMOレーダの最適素子配置理論の確立とテストベッドの試作を中心に進めることを優先し，特に以下の課題の解決を目標としていた．1) 2次元KR-MIMOレーダの最適素子配置理論，2）2次元KR-MIMOレーダ・テストベッドの開発，3) 3次元マイクロドップラ・イメージング手法の開発．世界的な半導体不足により部材調達が困難となったため，2)に関しては次年度繰り越しとなり，実験データによる検証が必要な部分も，その影響を受け，やや遅れることとなった．しかしながら，「2次元KR-MIMOレーダの最適素子配置理論」に関しては1次元KR-MIMOレーダの最適素子配置理論との関連も含め，その理論を明らかにした．これにより，任意の素子数および所望の仮想アレー開口に対する最適設計手法を確立することができた．また，「3次元マイクロドップラ・イメージング手法の開発」に関しては，シミュレーションベースでの検討となったが，アレーの近傍に存在するターゲットに関するイメージングも実現した．特に，今年度のイメージングに関しては，近傍ターゲット時において問題となる球面波に伴う処理を厳密に行うことにより，誤差のないイメージングを実現した．これはレンジマイグレーション手法を導入の前段階である．
これらの成果はライフサポートシステム，すなわち，屋内における人物イメージング（動作認識）や人の流れを止めない危険物検査を実現するセンサとしてのミリ波レーダ応用を広げる基礎となるものである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度である2020年度は，2次元KR-MIMOレーダの最適素子配置理論の確立とテストベッドの試作を中心に進める予定であったが，半導体不足に伴う試作部材（計測用，データ収集用ボード）の調達が大幅に遅れ，当初の３つの目標であった，1) 2次元KR-MIMOレーダの最適素子配置理論の構築，2）2次元KR-MIMOレーダ・テストベッドの開発，3) 3次元マイクロドップラ・イメージング手法の開発のうち，2に関しては，次年度繰り越しとなり2021年度での完了となった．ただし，1)の理論に関しては，1次元アレー時と2次元アレー時の関係を含めた理論を確立し，設計指針を明確化することができている．また， 3)に関しても順調にアルゴリズム開発を進めているが，2)の遅延に伴い，人体各部分におけるマイクロドップラに対する評価を含めたフィードバックを行うための基礎実験が実施不可能であったため，アルゴリズムの評価，最適化等には至っていない．なお，このような事態が生じたため，ミリ波帯における人体構造を踏まえた計算機シミュレーションからのアプローチも行えるよう，ミリ波帯での電磁界シミュレータの整備，および数値人体モデルの調達を行い，実験およびシミュレーションの双方から研究を遂行できる環境を整えた．今後，遅れを取り戻し，当初の予定通りの目標を達成できるものと判断しているが，現時点での進捗としては，やや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
繰り越しによる対応で試作も完了したため，今後はシステムキャリブレーション手法の確立および各種実験による検証と改良を行う予定である．
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