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短波海洋レーダの多用途化技術に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18H01444
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research InstitutionUniversity of the Ryukyus

Principal Investigator

藤井 智史  琉球大学, 工学部, 教授 (30359004)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 寛喜  新潟大学, 自然科学系, 教授 (20251788)
宇野 亨  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80176718)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Keywords海洋レーダ / 多偏波利用 / 計測システム
Outline of Annual Research Achievements

短波海洋レーダの多用途(マルチユース)化に向けて、垂直偏波に加えて水平偏波を送受信する二偏波レーダを開発し、レーダ信号処理技術の高度化を図ることを目的としている。
そのために用いる二偏波レーダのプロトタイプを24.515MHz帯で新規に設計製作した。これには、クロス八木アンテナを送受信アンテナに用い、受信には8素子を使ってアレイアンテナを構成し、新潟大学工学部屋上に設置した。レーダ送受信部には受信プリアンプとバンドパスフィルタで構成したヘッドエンドと、高速DA/ADコンバータを付加したFPGAに、送信信号発生部と受信ディジタルフィルタおよびデシメーションによるバースバンド復調部を実装した。受信部については、水平垂直両偏波受信用の2系統のFPGA間を同期することで8チャネル×2の全16チャネル同時受信を可能にした。加えて、レーダシミュレータをFPGA上に構築し、レーダ開発に供した。
短波電波の遠距離での散乱特性をシミュレートするために全領域にわたって電磁界を計算すると計算コストが大きいため、解析領域をアンテナ部分と波浪部分の2つに分け、その領域表面上の等価電磁流をFDTD法で計算する手法を考案した。また、海面波浪での散乱計算には、波浪の移動速度が光速に比べて極めて遅いことを用い、送信パルス継続時間ごとに電磁界を接続することで計算時間短縮を図ったアルゴリズムを開発した。
これらの電磁界シミュレーションとの比較を含め、プロトタイプレーダから得られるデータの解析と信号処理法の検討を行った。まず、船舶や航空機のエコーをAISおよびADS-Bなどで得られる位置情報を用いて、アレイを構成する受信チャネルの複素振幅特性の校正方法を検討した。水平偏波と垂直偏波での複素受信信号からドップラスペクトルを計算し、海面波浪での散乱波ならびに船舶、航空機のエコーの二偏波同時受信と解析を可能にした。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(19 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 偏波海洋レーダによる海洋および船舶・航空機観測に関する実験的検討2022

    • Author(s)
      小泉達寛,山田寛喜,藤井智史,長名保範,宇野亨
    • Journal Title

      電子情報通信学会和文論文誌B

      Volume: J105-B

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 複数FPGAボードによる多チャネル短波海洋レーダーの試作2022

    • Author(s)
      長名保範、玉城大地、藤井智史
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: RECONF

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 偏波海洋レーダを用いた移動ターゲット検出に関する検討2021

    • Author(s)
      小泉達寛,山田寛喜,藤井智史,長名保範,宇野 亨
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: SANE2021-16 Pages: 7-11

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 短波海洋レーダにおけるSDR技術2022

    • Author(s)
      藤井智史
    • Organizer
      第28回SDR&信号処理研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 散乱体のある環境における海洋レ―ダのFDTD解析2021

    • Author(s)
      中村昇平, 宇野亨, 有馬卓司, 藤井智史
    • Organizer
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 偏波海洋レーダを用いた航空機検出に関する検討2021

    • Author(s)
      小泉達寛, 山田寛喜, 藤井智史, 長名保範, 宇野亨
    • Organizer
      2021年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 海上監視用FMICWレーダのFDTD解析2021

    • Author(s)
      中村昇平, 宇野亨, 有馬卓司, 藤井智史
    • Organizer
      2021年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 偏波海洋レーダを用いた航空機の速度推定に関する検討2021

    • Author(s)
      小泉達寛, 山田寛喜, 藤井智史, 長名保範, 宇野亨
    • Organizer
      2021年度電子情報通信学会信越支部大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGAによる短波海洋向けターゲットシミュレータ2021

    • Author(s)
      玉城大地, 長名保範, 藤井智史
    • Organizer
      2021年度海洋レーダを用いた海況監視システムの開発と応用に関する研究集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 垂直・水平偏波を用いた偏波海洋レーダによる実験結果報告2021

    • Author(s)
      小泉達寛, 山田寛喜, 藤井智史, 長名保範, 宇野亨
    • Organizer
      2021年度海洋レーダを用いた海況監視システムの開発と応用に関する研究集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Basic Study on Polarimetric Observation of Ocean Radar2020

    • Author(s)
      Tatsuhiro Koizumi, Hiroyoshi Yamada, Satoshi Fujii, and Yasunori Osana
    • Organizer
      Proceedings of International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海洋レーダの多偏波観測に関する基礎検討2020

    • Author(s)
      小泉達寛, 山田寛喜, 藤井智史, 長名保範
    • Organizer
      2020年度電子情報通信学会信越支部大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 海洋レーダの高機能化に関する基礎検討2020

    • Author(s)
      小泉達寛, 山田寛喜, 藤井智史, 長名保範
    • Organizer
      2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGAよる短波海洋レーダ実現へ向けた検討2020

    • Author(s)
      玉城大地, 長名保範, 藤井智史
    • Organizer
      2020年度 海洋レーダを用いた海況監視システムの開発と応用に関する研究集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Doppler Spectrum Analyzing of Sea Surface Using MR-FDTD Method2019

    • Author(s)
      Hiroki Kobayashi, Toru Uno, Satoshi Fujii, Takuji Arima
    • Organizer
      2019 URSI-Japan Radio Science Meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MR-FDTD法を用いた海面ドップラースペクトルの解析2019

    • Author(s)
      小林寛希, 宇野亨, 藤井智史, 有馬卓司
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGAによる短波海洋レーダの実現に向けた検討2019

    • Author(s)
      玉城大地, 長名保範, 藤井智史
    • Organizer
      第230回システム・アーキテクチャ研究発表会(デザインガイア2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 海面ブラッグ反射のフルウェーブ電磁界シミュレーション2019

    • Author(s)
      小林寛希, 宇野亨, 藤井智史, 有馬卓司
    • Organizer
      九州大学応用力学研究所研究集会「海洋レーダを用いた海況監視システムの開発と応用」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] MR-FDTDを用いた海面ドップラ―スペクトルの解析2019

    • Author(s)
      小林寛希,宇野亨,藤井智史,有馬卓司
    • Organizer
      電子情報通信学会アンテナ伝播研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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