自動運転のための全天候性型走行環境認識技術の研究開発

• Project/Area Number: 15H05528
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: The University of Kitakyushu
• Principal Investigator: 松波 勲 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (70583219)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000); Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2015: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
• Keywords: レーダ / 計測工学 / 高度道路交通システム（ITS） / ミリ波レーダ / UWBレーダイメージ / 次世代交通システム / 多目標追尾 / 、高度道路交通システム（ITS）

Outline of Annual Research Achievements

レーダの空間分解能を向上させるため、レーダ方式にステップドFM方式を採用した。本研究では、Khatri-Rao積位相拡張処理（以下、KR積）を用いた帯域拡張による超高分解能化を提案した。この手法はステップドFM方式の各周波数ステップが位相検波されることに着目しており、KR積は検波後の位相の複素成分を用いて仮想的に拡張する。周波数ステップ数をNとすると、拡張の自由度は2N-1となることから、理論的に距離分解能を1/2にすることができることを提案している。さらに独立成分分析により干渉環境化、ノイズ環境下における複数目標分離に関しても提案している。まずシミュレーションにてKR積の理論分解能の評価を行った。スペクトルホールをつるくとピーク対サイドローブ比が劣化するが、提案手法のKR積処理を施すと、ピーク対サイドローブ比が改善し、半値角（ピーク電力から-3dB）における距離分解能も1/2まで改善することに成功した。また、実験にてKR積の理論分解能の評価を行った。実験シナリオで目標としてサイズの異なる球体2個を回転台に載せ、この回転台を回転させることで距離分解能の評価を行ったその結果、KR積処理を用いることで従来では分離できなかった2目標を分離することができており、距離分解能も2/3を達成することに成功した。
加えて、本研究は2次元形状推定手法の確立を開発目標としていたが、手法の開発過程で新たに、3次元形状推定が可能であることも発見することができた。レーダの距離情報と角度情報から、各レーダ散乱点をMUSICアルゴリズムにより処理することで、物体の3次元形状推定が可能であることをシミュレーションで明らかにすることに成功した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Radar and Camera Data Association Algorithm for Sensor Fusion (2017)
  • Author(s): Yohei OISHI, Isamu MATSUNAMI
  • Journal Title: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences Volume: E100.A Issue: 2 Pages: 510-514
  • DOI: 10.1587/transfun.E100.A.510
  • NAID: 130005306068
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pedestrian Detection by Template Matching Using Gabor Filter Bank on 24GHz UWB Radar (2017)
  • Author(s): Kota IWANAGA, Keiji JIMI, Isamu MATSUNAMI
  • Journal Title: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences Volume: E100.A Issue: 1 Pages: 232-235
  • DOI: 10.1587/transfun.E100.A.232
  • NAID: 130005180824
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Novel Spectrum Hole Compensation using Khatri-Rao Product Array Processing on Random Stepped FM Radar (2017)
  • Author(s): Keiji JIMI, Isamu MATSUNAMI
  • Journal Title: Proc. of 2017 IEEE Radio & Wireless Week Volume: - Pages: 57-60
  • DOI: 10.1109/wisnet.2017.7878755
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RCS Measurements for Vehicles and Pedestrian at 26 and 79GHz,” IEICE Trans. Fundamentals (2016)
  • Author(s): I.Matsunami, R.Nakamura and A.Kajiwara
  • Journal Title: IEICE Trans. Fundamentals Volume: E99-A Pages: 204-206
  • DOI: 10.1109/icspcs.2012.6508004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Vehicle 3D-Shape Estimation Using MUSIC Algorithm for Millimeter wave 2D-MIMO radar (2018)
  • Author(s): Yuta Akiyoshi and Isamu Matsunami
  • Organizer: NCSP 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Human Respiration Detection and Posture Estimation during Office Work Using UWB-IR Radar (2018)
  • Author(s): Ryo Kuboi and Isamu Matsunami
  • Organizer: NCSP 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A study on high-resolution Coded-Frequency Modulation radar in multi user environment (2018)
  • Author(s): Keiji Jimi and Isamu Matsunami
  • Organizer: NCSP 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High Spatial Resolution SFM-MIMO Radar Using Khatri-Rao Product Extension Processing (2018)
  • Author(s): Shoya Ogaki, Keiji Jimi and Isamu Matsunami
  • Organizer: NCSP 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Estimation Method of Vehicle Posture by UWB Radar (2017)
  • Author(s): Isamu Matsunami
  • Organizer: Techfest(http://techfest.org)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Detection and Tracking Moving Object by LiDAR (2017)
  • Author(s): Isamu Matsunami
  • Organizer: Techfest(http://techfest.org)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sensor Fusion Technology and Dynamic Digital Map for Autonomous Car (2017)
  • Author(s): Isamu Matsunami
  • Organizer: Techfest(http://techfest.org)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Estimation Stress States Using Respiratory Monitoring by 24GHz Wideband Radar (2017)
  • Author(s): Isamu Matsunami
  • Organizer: Techfest(http://techfest.org)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Novel Spectrum Hole Compensation Using Khatri-Rao Product Array Processing on Random Stepped-FM Radar (2017)
  • Author(s): Isamu Matsunami
  • Organizer: Techfest(http://techfest.org)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Khatri-Rao 積拡張アレー処理を用いたステップドFM 方式レーダのスペクトルホール補償に関する研究 (2016)
  • Author(s): 自見圭司、松波勲
  • Organizer: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市北区北８条西）
  • Year and Date: 2016-09-23
• [Presentation] 自動運転のためのレーダとカメラを用いた全天候性周辺環境認識技術 (2016)
  • Author(s): 松波勲
  • Organizer: 第60回システム制御情報学会研究発表講演会 (SCI’16)
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-05-25
  • Invited
• [Presentation] 先進運転支援のためのレーダとカメラを用いた物体認識の高度化に関する検討 (2016)
  • Author(s): 大石庸平, 松波勲, 山崎恭
  • Organizer: 電子情報通信学会 パターン認識・メディア理解研究会
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所臨海副都心センター（東京都江東区）
  • Year and Date: 2016-03-25
• [Presentation] Implementation of a Sensor Fusion Algorithm for Fast Target Recognition with Camera and Radar (2016)
  • Author(s): Y.Oishi, I.Matsunami
  • Organizer: RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing 2016
  • Place of Presentation: ヒルトンワイキキビーチホテル（Honolulu, HI 96815 アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-03-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 24GHz帯レーダを用いた信号強度変動解析による歩行者検出に関する一検討 (2015)
  • Author(s): 岩永光汰，自見圭司，井上昌信，大石庸平，松波勲
  • Organizer: 電子情報通信学会 ワイドバンドシステム研究会
  • Place of Presentation: 沖縄産業支援センター（沖縄県那覇市）
  • Year and Date: 2015-12-15
• [Presentation] レーダを用いた呼吸モニタリングによるストレス指標の提案 (2015)
  • Author(s): 久保井諒，井上昌信，自見圭司，松波勲
  • Organizer: 電子情報通信学会 ワイドバンドシステム研究会
  • Place of Presentation: 沖縄産業支援センター（沖縄県那覇市）
  • Year and Date: 2015-12-15
• [Presentation] 次世代高度運転支援システムとレーダ技術 (2015)
  • Author(s): 松波勲
  • Organizer: KEC関西電子工業振興センター主催「次世代ワイヤレス通信技術講座」
  • Place of Presentation: ハービス PLAZA（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-18
  • Invited
• [Presentation] 車載レーダによる複数移動目標検知と環境マッピングに関する実験的検討 (2015)
  • Author(s): 松波勲，大石庸平，自見圭司
  • Organizer: 電子情報通信学会ソサイエティ大会2015
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-08
  • Invited
• [Presentation] マルチスタティックUWBセンサによる動体位置推定法の基礎検討 (2015)
  • Author(s): 中村僚兵，小倉雅樹，葉玉寿弥，松波勲，梶原昭博
  • Organizer: 電子情報通信学会ソサイエティ大会2015
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Book] レーダの基礎- 探査レーダから合成開口レーダまで (2017)
  • Author(s): 大内和夫，平木直哉，木寺正平，松田庄司，小菅義夫，小林文明，松波勲，佐藤源之
  • Total Pages: 292
  • Publisher: コロナ社