2021 Fiscal Year Research-status Report
ミリ波MIMOレーダによるドローンの検知・識別技術の研究開発
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21K04102
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
中村 僚兵 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 准教授 (70735969)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ドローン検知 / ミリ波レーダ / MIMO / 複数目標 / 識別 / マイクロドップラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の計画では今年度は深層学習を用いたレーダ画像認識によるドローンの識別手法の開発を実施する予定であったが，先行して実施していた申請者の研究課題18K13772において準ミリ波帯での検討ではあるが，当該手法を確立し優れた識別性能が得られることを確認した．そこで，計画を前倒しして高速チャープ変調方式（FCM）のミリ波レーダによるドローン検知について以下の項目の検討を行い，関連する研究成果として学術論文1件，国際会議論文1件，国内学会発表5件の成果をあげた．
１．FCM方式のミリ波レーダによるドローンの反射特性の検討
FCM方式は距離情報だけでなく目標の速度情報も検知可能であるため，これまで申請者が明らかにしてきたドローンのレンジプロファイル上の特徴的な反射の検知と同時にプロペラの回転によるドップラ情報が検知できるかについて実験的に検討した．その結果，FCM方式を用いることで，上述した特徴的な反射が検知でき，さらにプロペラ（ローター）の回転によるドップラ情報（マイクロドップラ）が検知できることを確認した．また，このマイクロドップラの特徴が機種ごとに異なり，識別のための有効な特徴として期待できることが分かった．
２．MIMOによる複数目標の検知の検討
これまでの研究ではレーダの検知範囲に対して1機のみの状況で各種検討を実施してきたが，実際の環境では複数のドローンが同時に侵入することも予想される．そこで，FCM方式のミリ波レーダに複数の送受信アンテナ（MIMO）を用いることで検知範囲に入った2機のドローンの位置（距離と到来角度）を検知し，さらに各ドローンの特徴的な反射波やマイクロドップラが検知できるかについて実験的に検討した．その結果，複数のドローンの位置（距離と到来角度）を同時に検知でき，各ドローンの特徴的な反射波やローターによるマイクロドップラを同時に検知できることも確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では今年度は深層学習を用いたレーダ画像認識によるドローンの識別手法の開発を実施する予定であったが，先行して実施していた申請者の研究課題18K13772において準ミリ波帯での検討ではあるが，当該手法を確立し優れた識別性能が得られることを確認した．そのため，当初，来年度に計画していた内容を前倒しして着手できたため，当初の計画以上に進展した．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により，FCM方式のミリ波レーダを用いることで，ドローンのレンジプロファイル上の特徴的な反射だけでなく，プロペラ（ローター）の回転によるドップラ情報（マイクロドップラ）が検知でき，機種ごとに特徴が異なることを確認したが，ドローンがレーダに対して正面かつ土台の上でローターを回転させた場合のみの解析であった．そこで，本年度はホバリング状態を含めた様々な飛行状況でも測定実験を実施し，これまで確認したようなマイクロドップラが得られるかについて検討する．また，マイクロドップラの解析方法には未だ改善の余地があることから先行研究を参考に各種解析法の適用を試み，識別に有効な特徴が得られるかについて検討を行う．また，研究を進める過程でMIMOにより，複数目標の同時検知だけでなく，ドローン単体のイメージングの可能性もでてきたことから，こちらについても着手する予定である．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は研究発表における参加費用や国際会議の出張費用がコロナウイルスによりオンライン発表となったことから当初予定した費用よりも下がったためである．また，一部，物品の購入を学内研究費にて処置したためである．
今後の推進方策に記載した内容に従い，研究を実施するが，当該研究結果を国内会議と国際会議および学術論文で報告するために，研究費を使用する予定である．さらに実験を実施する際に必要な物品の購入にも充当する予定である．
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