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スパースアレーによる拡張アレー信号処理とその高精度センシング応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K04500
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21030:計測工学関連
研究機関横浜国立大学

研究代表者

市毛 弘一  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (10313470)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 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)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードスパースアレー / センシング / 拡張アレー信号処理 / アレー信号処理
研究開始時の研究の概要

本研究は,高分解能レーダを実現するための2つの要素技術:「スパースアレー」と「拡張アレー信号処理」を踏まえて,高精度センシングを指向した低コスト信号処理方式を確立する.さらに,ミリ波MIMOレーダに適用して,信号処理量を増やさずに,分解能の大幅な向上を目指すものである.特にスパースアレー,拡張アレー信号処理,信号補間・推定に関する独自のアイデアをMIMOレーダに適用することで,きわめて実用的な高分解能センシングの達成を目標とする.

研究成果の概要

本研究は,高分解能レーダのための要素技術:「スパースアレー」と「拡張アレー信号処理」を踏まえて,高精度センシングの実現を目指したものであり,(1)スパースリニアアレーの高機能化,(2)深層学習による2次元スパースアレーの最適化,(3)ビームフォーミング応用と信号復元などの成果を挙げている.主結果である(1)スパースリニアアレーの高機能化においては,既存のスパースリニアアレー構造をもとに最適化を行い,新たなアレー構造を複数考案した.特にGENAMS (Generalized ENAMS)は,現時点では世界で最も優れたスパースリニアアレー構造として認識されている.

研究成果の学術的意義や社会的意義

新たなスパースリニアアレー構造を構築したこと,およびそのアレー構造がアレー自由度を大いに高めつつ,相互結合の影響を低減したこと,さらにサブアレー化により計算コスト低減の目途をつけたことが挙げられる.特にGENAMS (Generalized ENAMS)は,現時点では世界で最も優れたスパースリニアアレー構造として認識されており,今後さらなる発展が期待できる.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (21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 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] A Generalized Extended Nested Array Design via Maximum Inter-Element Spacing Criterion2023

    • 著者名/発表者名
      Wandale Steven、Ichige Koichi
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 30 ページ: 31-35

    • DOI

      10.1109/lsp.2023.3238912

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flexible extended nested arrays for DOA estimation: Degrees of freedom perspective2022

    • 著者名/発表者名
      Wandale Steven、Ichige Koichi
    • 雑誌名

      Signal Processing

      巻: 201 ページ: 108710-108710

    • DOI

      10.1016/j.sigpro.2022.108710

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スパースアレー受信信号の拡張と位相復元による適応ビームフォーミング2021

    • 著者名/発表者名
      森本 慎也、岩崎 翔、市毛 弘一
    • 雑誌名

      電子電子情報通信学会論文誌A 基礎・境界

      巻: J104-A 号: 12 ページ: 250-257

    • DOI

      10.14923/transfunj.2021JAP1014

    • ISSN
      1881-0195
    • 年月日
      2021-12-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FMCW radar with multiple initial frequencies for robust source number estimation2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Ryo、Kashiwagi Katsuhisa、Arakawa Nobuya、Hamada Shohei、Ichige Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 10 号: 9 ページ: 698-703

    • DOI

      10.1587/comex.2021SPL0031

    • NAID

      130008082843

    • ISSN
      2187-0136
    • 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 / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modified MODE for increasing the maximum number of sources in DOA estimation2021

    • 著者名/発表者名
      Hamada Shohei、Ichige Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 10 号: 7 ページ: 391-397

    • DOI

      10.1587/comex.2021XBL0085

    • NAID

      130008060771

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2021-07-01
    • 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] Optimization and Hole Interpolation of 2-D Sparse Arrays for Accurate Direction-of-Arrival Estimation2021

    • 著者名/発表者名
      NAKAMURA Shogo、IWAZAKI Sho、ICHIGE Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E104.B 号: 4 ページ: 401-409

    • DOI

      10.1587/transcom.2020EBP3035

    • NAID

      130008014020

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2021-04-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of sparse arrays via deep learning for enhanced DOA estimation2021

    • 著者名/発表者名
      Wandale Steven、Ichige Koichi
    • 雑誌名

      EURASIP Journal on Advances in Signal Processing

      巻: 2021 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1186/s13634-021-00727-5

    • 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] Simulated Annealing Assisted Sparse Array Selection Utilizing Deep Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Wandale Steven、Ichige Koichi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 156907-156914

    • DOI

      10.1109/access.2021.3129856

    • 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] DOA-Based Weighted Spatial Filter Design for Sum and Difference Composite Co-Array2020

    • 著者名/発表者名
      IWAZAKI Sho、NAKAMURA Shogo、ICHIGE Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E103.B 号: 10 ページ: 1147-1154

    • DOI

      10.1587/transcom.2019EBP3213

    • NAID

      130007920558

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2020-10-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extended beamforming by optimum 2-D sparse arrays2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shogo、Iwazaki Sho、Ichige Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 9 号: 6 ページ: 200-206

    • DOI

      10.1587/comex.2019SPL0020

    • NAID

      130007850866

    • ISSN
      2187-0136
    • 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
  • [学会発表] アトミックノルム最小化を用いた相関波の劣決定到来方向推定2023

    • 著者名/発表者名
      尾畑聡一
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Flexible Extended Nested Array with Multiple Subarrays Achieving Improved Degrees of Freedom2022

    • 著者名/発表者名
      Steven Wandale
    • 学会等名
      European Signal Processing Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Novel Sparse Linear Array Design via Generalized Interelement Spacing Criterion Achieving Enhanced Degree-of-Freedom and Hole-Free Difference Co-Array2022

    • 著者名/発表者名
      Steven Wandale
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A Nested Array Geometry with Enhanced Degrees of Freedom and Hole-Free Difference Coarray2021

    • 著者名/発表者名
      Steven Wandale
    • 学会等名
      European Signal Processing Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Source Number Estimation Based on FMCW Radar with Multiple Initial Frequencies2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Saito
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extended Beamforming by Restored Phase Information of Virtual Array Input Signal2021

    • 著者名/発表者名
      Shinya Morimoto
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Source Number Estimation using Annihilating Filter and Downsampling Scheme2021

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hamada
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2D Sparse Array Selection via Deep Leaning2021

    • 著者名/発表者名
      Steven Wandale
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the DOA Estimation Performance of Optimum Arrays Based on Deep Learning2020

    • 著者名/発表者名
      Steven Wandale
    • 学会等名
      IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Note on The Maximum Number of Sources in DOA Estimation by MODE2020

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hamada
    • 学会等名
      IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Source Number Estimation Based on Denoising Preprocessing2020

    • 著者名/発表者名
      Koichi Ichige
    • 学会等名
      IEEE Sensor Signal Processing for Defence Conference
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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