2020 Fiscal Year Research-status Report
Hardware development of high resolution sensing system using antenna technology
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20K04486
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
福迫 武 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90295121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久世 竜司 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (40808929)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | センサーアンテナ / アレーアンテナ / 圧縮センシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンテナ技術を駆使した地中等のセンシングシステムの作成を目指している．アレーアンテナの構造を用いた正確な到来方向推定のために，到来波のパスを増やすために，背面に金属板を置いた場合の到来方向の推定について検討した．到来方向推定のアルゴリズムはいくつか知られているが，今回の検討では，特にアンテナ数を増やさずに推定制度の向上を目指した．ただし，一般的には，直接波と反射波が存在する本構造のようなシステムでは，推定誤差がでるが，本検討では反射板を任意の位置に設置し，反射波の位相変化が計算できるマルチパス環境を利用することで精度の向上を目指した．この結果，Iterative shrinkage Thresholding Algorithm (ISTA)という圧縮センシングアルゴリズムを使用し，到来角が２０度～５０度の範囲で従来のルゴリズムよりも１度小さい制度ですいていでき，２０度～４０度であれば，誤差は最大０．５度であった．しかし，現在のところ大きな到来角においては，アンテナ素子間の結合の影響や，反射波が直接波に比べて遅延が大きくなることで，虚像が生じる．この問題を今後は解決する．
また，本研究では，メタ表面を取り入れることを検討しているが，特に，メタ表面のエッジの影響について検討を行った．その結果，長方形セルに対し，斜めにエッジを設けると不要な共振を避けることができることを見出すことができた．
一方，このアレーアンテナセンサーのために，プローブの作成についても検討している．具体的には，セミリジッドケーブルの先端にヘリカル状のアンテナを作成し，ケーブルの外周にはフェライトを巻き付けた構造である．このアレー化について準備している．今後は，この構造を用い，開発したアルゴリズムによって，センシングについて検討を行う予定である．
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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
当初の計画通りに進んでいる．アルゴリズムの検討についてまだ少し問題が残っているが，この解決が望まれる．次年度はシステムの作成を行う予定であるが，十分とりかかれると思われる．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在のところ，到来角が大きいと虚像が発生する問題があるが，これを解決する．このアレーアンテナセンサーのために，プローブの作成についても検討している．今後は，この構造を用い，開発したアルゴリズムによって，センシングについて検討を行う予定である．また，メタ表面との組み合わせを取り入れる予定である．
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