2012 Fiscal Year Annual Research Report
無線情報エネルギー伝送技術を用いた再使用宇宙機用ワイヤレス安全監視システムの研究
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23246148
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
川崎 繁男 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (40266367)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲谷 芳文 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (10168403)
丸 祐介 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (20524101)
三田 信 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (40370100)
成尾 芳博 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (70150050)
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| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2015-03-31
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| Keywords | ヘルスモニタリング / ワイヤレスセンサネットワーク / 無線電力伝送 / Fly-by-Wireless |
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| Research Abstract |
今年度は、実機を用いた通信と無線電力伝送の基礎データを得ることと、通信機と無線電力電送機の双方に対して、基本試作を行なうことが主眼である。再使用ロケットRVT内にダミータンクを設置し、さらに基地局とセンサタグを想定したMIMO（IEEE802.11．n：利用周波数5.2－5.7GHz）を最大4台設置し、相互のデータ通信状況を計測した。評価はスループットで行い、10Mbps以上の通信速度が得られた。こられの実験結果により、基地局、および、センサタグの配置に関する基礎データを得た。これに加えて、無線電力伝送用の基礎実験を5.8GHzで行い、マイクロワットオーダーの微弱電力エネルギーハーベストではあるが、電力伝送が可能であることを確認することができた。
MIMO環境の中でのガスセンサに関する実験はRVT内では行なわず、温度センサとともにZigbee（動作周波数2.4GHz）を使って独立的に行なった。温度センサ、水素ガスセンサともに、ワイヤレスセンサとして動作し、PCの表示画面にデータが表示されるのを確認した。
センサタグの通信ハードウェアとして、TriquintのGaNチップを電力伝送の送電HPA用と高耐圧Rectifier用として、また通信の受信用として、X帯用およびKa帯用LNAモジュールを試作した。設計に用いた非線形FETモデルの正確さに問題があったが、ある程度性能を満足する結果が得られた。さらに、基本データの取得のため、温度センサをZigbeeに取り付け、RVTを用いたワイヤレスヘルスモニタリングセンサネットワークの基礎確認実験は行なった。RVTに装着された状態で、基礎動作を確認できた。
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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
送電用HPAの試作は進行中であり、S帯であるが高耐圧Rectifierは高変換効率の回路が実現できた。X帯・Ka帯LNAモジュールはともに高性能なモジュールが実現できた。コンパクトなセンサタグと基地局を実現するため、データ・制御信号はK帯で行い、電力伝送はC帯で行うことを検討した。これは、MIMO通信のアンテナをアレー化する場合、S帯ではRVT内でコンパクトに収まらないため、その対処のための方策である。データ通信と無線電力伝送に関しては最大4台設置し、相互のデータ通信状況を計測し、無線電力伝送用の基礎実験を5.8GHzで行い、実機を使った実験により所望の結果が得られた。また、電力マネージメントとして、微小電力ではあるが、RFエネルギーハーベストとそのパスを確認することができた。通信および電力プロトコル作製のための、基本データを取得できた。このように、必要なハードウェアの試作と順調に成果を上げており、今後、ソフトウェアの充実とともに、システムをしての成果を上げていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までの実績を踏まえ、ヘルスモニタリングワイヤレスセンサシステムを実現するための，①センサICタグ，②基地局，③通信制御ソフトウェアの試作を並行して進める。アンテナ付小型送受信機（アクティブ集積アンテナ）、センサ要素の小型・高感度化、無線電力伝送用レクテナの集積化、および、センサ動作用のバッテリーの小型薄型化に対して、基本試作を行なう。さらに電力を増したときの受電電力や通信状態の計測、および、送受信用アクティブ集積アンテナを試作する。
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[Presentation] A Wireless Health Monitoring Sensor System in RVT Using Wireless Communication and Energy Transmission2012
Author(s)
Yuta Kobayashi, Satoshi Yoshida, Yusuke Maru, Kentaro Nishimori, Naoki Honma, Kenjiro Nishikawa, Tomohiko Sakai, Satoshi Nonaka, Yoshihiro Naruo, Yoshifumi Inatani, and Shigeo Kawasaki
Organizer
Fly-By-Wireless Work Shop 2012
Place of Presentation
Ontario, Canada
Year and Date
20120827-20120828
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