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高信頼に遠隔機器制御するための通信と制御との統合的設計に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K04485
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関香川大学

研究代表者

石井 光治  香川大学, 創造工学部, 教授 (50403770)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020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化制御 / 無線制御同時最適化 / モデル予測制御 / 深層学習 / 合意制御 / 深層展開 / スケジューリング / 通信制御同時最適化 / 機械学習 / IEEE802.15.4 / 無線通信 / 制御理論 / ネットワーク科学
研究開始時の研究の概要

ロボット等の複数機器を遠隔で、高信頼かつ高速に動作させるための無線通信方式に関する研究を行う。具体的には、A) 1つのコントローラで複数機器を制御する1対多通信/制御方式、B) 複数のコントローラが複数の機器を制御する多対多通信/制御方式、C) 自律分散的に制御される機器のための自律分散的通信/制御方式、に関する研究を行う。

研究成果の概要

本研究は,ロボットやドローンなど複数機器を遠隔で、高信頼かつ高速に制御するための無線通信方式と通信の信頼性を考慮した制御方式に関する検討を行った。本研究のオリジナリティは、従来の無線通信設計のように「平均」誤り率特性や「最大」伝送速度などを基準に設計するのではなく、制御機器の品質を保証するために制御状態を考慮した無線設計、無線特性を考慮した制御方式の設計、さらには無線と制御とを統合的に設計する点である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、従来の人が使う無線の設計ではなく、ロボットなどの機器を効率良く、かつ高信頼に動作させるための通信の設計、通信品質を考慮した制御則の設計、それらの統合設計を行った。機器の品質は従来より制御理論で数式化できるため、与えられた通信品質を含む環境から求められる。そのため、従来の高速かつ大容量な通信を構築するというアプローチではなく、遠隔制御された機器を定められた品質で効率的に動作させるための設計が可能となる。将来的にサイバー空間とフィジカル空間とを統合的に設計する上で、非常に重要となる理論を構築することができた。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] 無線ネットワーク化制御の通信と制御の統合的設計2024

    • 著者名/発表者名
      ISHII Koji
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ Fundamentals Review

      巻: 17 号: 3 ページ: 193-202

    • DOI

      10.1587/essfr.17.3_193

    • ISSN
      1882-0875
    • 年月日
      2024-01-01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multihop networked control system considering communication delay and link reliability2023

    • 著者名/発表者名
      Ishii Koji
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 12 号: 3 ページ: 78-83

    • DOI

      10.1587/comex.2022XBL0174

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2023-03-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 深層展開による拡散LMSのパラメータ分散最適化2022

    • 著者名/発表者名
      西畑 友登、石井 光治
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌B 通信

      巻: J105-B 号: 9 ページ: 692-700

    • DOI

      10.14923/transcomj.2022JBP3005

    • ISSN
      1881-0209
    • 年月日
      2022-09-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 合意制御におけるネットワーク中心性を用いたデータ駆動型最適化2022

    • 著者名/発表者名
      小川 翔也、石井 光治
    • 雑誌名

      電子電子情報通信学会論文誌A 基礎・境界

      巻: J105-A 号: 5 ページ: 58-67

    • DOI

      10.14923/transfunj.2021JAP1034

    • ISSN
      1881-0195
    • 年月日
      2022-05-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep-learning aided consensus problem constrained by network-centrality2022

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Shoya、Ishii Koji
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 11 号: 1 ページ: 20-25

    • DOI

      10.1587/comex.2021XBL0182

    • NAID

      130008139304

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2022-01-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adaptive Feedback Information Switching for Reliable Wireless Networked Control Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Ishii Koji
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 114272-114283

    • DOI

      10.1109/access.2022.3218317

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CSMA/CAに基づく合意形成のためのバックオフ期間制御2021

    • 著者名/発表者名
      Nishino Tomoya、Ishii Koji
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 141 号: 9 ページ: 1008-1015

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.141.1008

    • NAID

      130008082328

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2021-09-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] オートエンコーダを用いた電力増幅器特性を考慮した変復調設計2021

    • 著者名/発表者名
      中田 信穂、石井 光治
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌B 通信

      巻: J104-B 号: 6 ページ: 527-535

    • DOI

      10.14923/transcomj.2020JBP3063

    • ISSN
      1881-0209
    • 年月日
      2021-06-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 決定木によるGNSS測位の検討2021

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Tomokazu、Ishii Koji
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 141 号: 5 ページ: 704-711

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.141.704

    • NAID

      130008033185

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2021-05-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] MPC based Power Allocation for Reliable Wireless Networked Control Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Ishii Koji
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: / ページ: 1-10

    • DOI

      10.1109/access.2021.3062831

    • 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] 決定木によるGNSS測位の検討2021

    • 著者名/発表者名
      福田 智和,石井 光治
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: /

    • NAID

      130008033185

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] オートエンコーダを用いた電力増幅器特性を考慮した変復調設計2021

    • 著者名/発表者名
      中田 信穂、石井 光治
    • 雑誌名

      電子情報通信学会

      巻: J104-B

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 非同期型マルチホップ制御2023

    • 著者名/発表者名
      吉田光希,石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会 高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 待ち時間を必要としないマルチホップ制御2023

    • 著者名/発表者名
      吉田光希,石井光治
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 深層展開を用いたGNSS測位の性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      山田 奈美,石井光治
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 深層展開を用いたモデル予測制御に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      遠山 直希,石井光治
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 複数機器の無線制御における通信スケジューリングの性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      久保 侑也,石井光治
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 空間変調を用いた符号領域NOMAにおけるグランドフリーアクセスの解析2023

    • 著者名/発表者名
      小野 滉貴,石井光治
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Performance Evalution of IEEE802.15.4e based Wireless Control System2023

    • 著者名/発表者名
      尾田 啓太,石井光治
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] GPS及びQZSSのスプーフィング信号生成2023

    • 著者名/発表者名
      河崎雄太, 石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会 高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数機器による事象駆動型無線制御に関する一検討2022

    • 著者名/発表者名
      尾田啓太, 石井光治
    • 学会等名
      令和4年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 符号領域NOMAを用いたグラントフリーアクセスにおける復調の検討2022

    • 著者名/発表者名
      小野滉貴, 石井光治
    • 学会等名
      令和4年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] QZSSにおけるスプーフィング信号生成に関する一検討2022

    • 著者名/発表者名
      河崎雄太, 石井光治
    • 学会等名
      令和4年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 通信による制御システムの高度化, 通信と制御との統合的設計2022

    • 著者名/発表者名
      石井光治
    • 学会等名
      第66回システム制御情報学会研究発表講演会(IoTを活用した大規模ネット ワーク化システムの理論と応用)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ネットワーク中心性を用いたデータ駆動型合意制御におけるクラスタリング手法の最適化に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      小川翔也, 石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会 高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ネットワーク中心性を用いたデータ駆動型合意制御におけるクラスタリング手法の最適化に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      小川翔也,石井光治
    • 学会等名
      信学技報, vol. 121, no. 431, RCC2021-84
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Deep-Learning Aided Consensus Problem Considering Network Centrality2021

    • 著者名/発表者名
      Shaoya Ogawa, Koji Ishii
    • 学会等名
      IEEE VTC-fall2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep Leaning Aided Consensus Problem with Betweenness centrality Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Shaoya Ogawa, Koji Ishii
    • 学会等名
      IEEE ISCIT 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MPCを用いた無線通信スケジューリングにおける計算コスト削減の一検討2021

    • 著者名/発表者名
      塩田将士, 石井光治
    • 学会等名
      令和3年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層展開による拡散LMSアルゴリズムのパラメータの初期値に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      西畑友登, 石井光治
    • 学会等名
      令和3年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] RTK測位へのスプーフィングに関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      臼井三早貴, 石井光治
    • 学会等名
      令和3年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] TCPを用いたMPCによる無線フィードバック制御の一検討2021

    • 著者名/発表者名
      小渡健太郎, 石井光治
    • 学会等名
      令和3年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数機器制御のためのCSMA/CAに関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      尾田啓太, 石井光治
    • 学会等名
      令和3年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] USRPを用いたGPSスプーフィング信号の生成2021

    • 著者名/発表者名
      河崎雄太, 石井光治
    • 学会等名
      令和3年度年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層展開による拡散LMSアルゴリズムのエッジ重みとステップサイズの最適化に関する 検討2021

    • 著者名/発表者名
      西畑友登,石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会, RCC研究会,信学技報 RCC2021-22
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 合意制御におけるネットワーク条件緩和のための固有ベクトル中心性制約を用いた深層2021

    • 著者名/発表者名
      小川翔也,石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会, RCC研究会,信学技報 RCC2021-23
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層展開を用いた合意制御におけるネットワーク条件の緩和のための一検討2020

    • 著者名/発表者名
      小川翔也,石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会, 信学技報 RCC2020-14/WBS2020-11,
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] IEEE 802.15.4ネットワークにおける制御入力および通信スケジューリング同時 最適化の一検討2020

    • 著者名/発表者名
      塩田将士,石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会, 信学技報 RCC2020-13/WBS2020-10
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 隣接エージェント数に基づくCSMA/CAのバックオフ期間制御の一検討2020

    • 著者名/発表者名
      西野智也,石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会, 信学技報 RCC2020-12/WBS2020-9
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 無線フィードバック制御のための送信電力設計2020

    • 著者名/発表者名
      石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 次数制約付き深層展開を用いた合意制御におけるネットワーク条件の緩和のための一検討2020

    • 著者名/発表者名
      小川翔也,石井光治
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Joint Optimization of Control Input and Communication Scheduling for IEEE 802.15.4 Network2020

    • 著者名/発表者名
      Masashi Shiota, Koji Ishi
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Directional Control for Consensus Problem with Directional Antennas2020

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Hori and Koji Ishii
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Relaxation of Network Condition for Deep-Unfolding Aided Consensus2020

    • 著者名/発表者名
      Shoya Ogawa and Koji Ishii
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] オートエンコーダによるピーク電力制限下における変復調設計2020

    • 著者名/発表者名
      中田信穂,石井光治
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] RTK測位へのスプーフィングに関する一検討2020

    • 著者名/発表者名
      臼井三早貴,石井光治
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子化ビット数が無線ネットワーク化制御に与える影響解析2020

    • 著者名/発表者名
      大月雄太,石井光治
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Sparse Diffusion LMS を用いた分散最適化によるスパース信号再現2020

    • 著者名/発表者名
      西畑友登, 石井光治
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/Koji_Ishii

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] 香川大学研究者情報サービス

    • URL

      https://www.kards.kagawa-u.ac.jp/profile/ja.f2d22fc32dcda147edc27b186c88b5bc.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] 香川大学教員紹介

    • URL

      https://www.kagawa-u.ac.jp/kagawa-u_ead/introduction/staff/20698/staff017/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] リサーチマップ

    • URL

      https://researchmap.jp/Koji_Ishii

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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