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ネットワークシステム上の分散型空間フィルタリング

研究課題

研究課題/領域番号 19K15016
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関岡山県立大学

研究代表者

泉 晋作  岡山県立大学, 情報工学部, 助教 (10757967)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードネットワークシステム / 分散アルゴリズム / 空間フィルタリング / センサネットワーク / グラフ信号処理 / 異常検知
研究開始時の研究の概要

本研究では,ネットワークシステム(複数のサブシステムがネットワークで結ばれたもの)に対する「分散型空間フィルタリング」技術の開発を目的とする.分散型空間フィルタリングとは,各サブシステムが与えられた信号値を近傍のサブシステムと交換し,所望の空間周波数特性をもつ信号値を得るというものである.このような技術が確立されれば,各サブシステムがもつ超短時間のデータだけでフィルタリングを行えるため,従来の時系列データに対するフィルタリングと比べ,扱うデータ量を大幅に削減できる.

研究成果の概要

本研究では,ネットワークシステムに対する「分散型空間フィルタリング」の基礎理論の構築に取り組んだ.分散型空間フィルタリングとは,個々のサブシステムに信号値が与えられたとき,各サブシステムが近傍のものと情報を交換し,所望の空間周波数特性をもつ信号値を得るというものである.本研究では,合意制御に基づくフィルタリングアルゴリズムを提案し,これによって実現可能なすべての空間フィルタを明らかにした.そして,センサネットワークの観測データに対するノイズ除去の実験を行い,提案法の有効性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

制御工学の分野では,これまで時系列信号に対するフィルタリングが主に考えられており,信号値がネットワーク上に空間的に分散している信号については検討されていなかった.本研究の成果により,そのような信号のフィルタリングをネットワークシステム上で分散的に行うことが可能となる.加えて,提案法には,時系列信号に対するフィルタリングとは異なり,対象とする信号の空間的な性質を活用できる,個々のサブシステムが取得した短時間のデータだけでフィルタリングができるといった利点がある.このような技術は,たとえば,センサネットワークによる環境モニタリングの高速化・高効率化につながると考えられる.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Leader-Follower Formation Control of Four-Legged Robots with Discrete-Valued Inputs2023

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi and X. Xin
    • 雑誌名

      International Journal of Dynamics and Control

      巻: - 号: 5 ページ: 2398-2409

    • DOI

      10.1007/s40435-023-01120-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation Control of Four-Legged Robots using Discrete-Valued Inputs2022

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi, K. Shinagawa, X. Xin, and T. Yamasaki
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Letters

      巻: 6 ページ: 1088-1093

    • DOI

      10.1109/lcsys.2021.3088683

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Scalable Control of Power Systems2022

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi, K. Nishijima, and X. Xin
    • 雑誌名

      Electrical Engineering

      巻: 104 号: 2 ページ: 1131-1139

    • DOI

      10.1007/s00202-021-01364-9

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance Analysis of Chemotaxis-Inspired Stochastic Controllers for Multi-Agent Coverage2022

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi
    • 雑誌名

      New Generation Computing

      巻: 40 号: 3 ページ: 871-887

    • DOI

      10.1007/s00354-022-00189-9

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of Synchronized Behaviour of Two Metronomes: Experimental Verification2021

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 14 号: 1 ページ: 291-299

    • DOI

      10.1080/18824889.2021.2002019

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mass Game Simulator: An Entertainment Application of Multiagent Control2021

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi, Y. Shiomoto, and X. Xin
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 4129-4140

    • DOI

      10.1109/access.2020.3048157

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Distributed Spatial Filtering over Networked Systems2021

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi, R. Katayama, X. Xin, and T. Yamasaki
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Letters

      巻: 5 号: 2 ページ: 617-622

    • DOI

      10.1109/lcsys.2020.3004728

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi-Robot Control Inspired by Bacterial Chemotaxis: Coverage and Rendezvous via Networking of Chemotaxis Controllers2020

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi, S. Azuma, and T. Sugie
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 124172-124184

    • DOI

      10.1109/access.2020.3006096

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemotaxis-Inspired Control for Multi-Agent Coordination: Formation Control by Two Types of Chemotaxis Controllers2020

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi and S. Azuma
    • 雑誌名

      New Generation Computing

      巻: 38 号: 2 ページ: 303-324

    • DOI

      10.1007/s00354-020-00093-0

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis and Design of Multi-Agent Systems in Spatial Frequency Domain: Application to Distributed Spatial Filtering in Sensor Networks2020

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi, S. Azuma, and T. Sugie
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 34909-34918

    • DOI

      10.1109/access.2020.2974243

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] JavaScriptによるマスゲームシミュレータの試作2023

    • 著者名/発表者名
      松本勝太,泉晋作,忻欣,山崎大河
    • 学会等名
      第67回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 時変ネットワークにおける四足歩行ロボットのフォーメーション制御2023

    • 著者名/発表者名
      望月優希,泉晋作,忻欣,山崎大河
    • 学会等名
      第67回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Performance Analysis of Chemotaxis-Inspired Coverage Controllers for Multi-Agent Systems2021

    • 著者名/発表者名
      S. Izumi
    • 学会等名
      4th International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マスゲームシミュレータの開発2021

    • 著者名/発表者名
      泉晋作,塩本祐人,忻欣
    • 学会等名
      第65回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] センサネットワークにおける分散型空間フィルタリング2020

    • 著者名/発表者名
      泉晋作,片山亮佑,忻欣,山崎大河
    • 学会等名
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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