| 研究課題/領域番号 |
22K04657
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分25030:防災工学関連
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| 研究機関 | 北九州市立大学 |
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研究代表者 |
山崎 進 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (30468300)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | フーリエ変換 / 乗算 / 三角関数 / 高速化 / SAR衛星 / 並列化 / 防災 / 超小型衛星 / DSP / FPGA / SAR / CORDIC / FFT / 土砂災害 / 人工衛星 / 信号処理 / ソフトウェア / リモート・センシング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
集中豪雨等の被害を抑え速やかに復旧するために，観測から数十分程度で土砂災害情報を災害対策本部や市民に配信するリアルタイム土砂災害情報提供システムを今後10年程度で実現可能か？という「問い」を検討する．それにあたって，SAR衛星とデータ処理衛星，地上局コンピュータを組み合わせる．本提案システムの基本構成要素として，スマートフォンなどで広く用いられているMPSoCに着目する．MPSoCは，データ処理衛星と地上局のコンピュータで優れた適性を持ち，データ処理衛星の小型化・省電力化・高性能化を図れる．このような方向性でのリアルタイム土砂災害情報提供システムのPoCを本研究の目的とする．
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| 研究実績の概要 |
2023年度はSAR再生処理で用いられる高速フーリエ変換(FFT)，乗算，三角関数についての高速化の検討を行った．乗算については，AMD FPGAで用いられるDSPを想定し，乗数と被乗数が異なるビット数の場合のKaratsuba法の拡張を行ない，2023年6月に電子情報通信学会RECONF研究会で発表した．三角関数については，CORDICをRISC-Vのベクタ拡張のアセンブリ言語での記述を行なって，高速に計算する方式を実装・評価し，2023年7月に情報処理学会組込みシステム研究会で発表した．FFTについては，Cooley Tukeyアルゴリズムについて，通常の計算量はO(nlog n)であるが，理想的に並列化した場合にO(log n)にできることを示し，2024年2月に千葉大学で行われた第26回CEReS環境リモートセンシングシンポジウムで発表した．乗算に関する研究成果について，2024年2月に特許を出願した．また，FFTに関する研究成果では，FPGAを用いることで，スループット性能の向上だけでなく，レイテンシの飛躍的な短縮が可能であることを，理論的に示すことができた．このFFTに関する研究成果を発展させ，特許を出願する予定であり，出願後に研究発表を行う予定である．SAR再生処理については，先行研究を踏まえ，アルゴリズムの検討を行ったが，論文等の発表にまでは至らなかった．以上を踏まえると，研究目標として掲げていた，SAR衛星を用いたリアルタイム土砂災害情報提供システムの実現可能性については，技術的には所定時間内に計算を終えられそうである見込みが立った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2023年度はSAR再生処理で用いられるFFT，乗算，三角関数についての高速化の検討を行った．乗算については，AMD FPGAで用いられるDSPを想定し，乗数と被乗数が異なるビット数の場合のKaratsuba法の拡張を行なった．三角関数については，CORDICをRISC-Vのベクタ拡張を用いて高速に計算する方式を検討した．FFTについては，Cooley Tukeyアルゴリズムについて，通常の計算量はO(nlog n)であるが，理想的に並列化した場合にO(log n)にできることを示した．乗算に関する研究成果について，特許を出願した．SAR再生処理については，先行研究を踏まえ，アルゴリズムの検討を行ったが，論文等の発表までは至らなかった．以上を踏まえると，研究目標として掲げていた，SAR衛星を用いたリアルタイム土砂災害情報提供システムの実現可能性については，技術的には所定時間内に計算を終えられそうである見込みが立った．
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| 今後の研究の推進方策 |
FFTに関する研究成果では，FPGAを用いることで，スループット性能の向上だけでなく，レイテンシの飛躍的な短縮が可能であることを，理論的に示すことができた．このFFTに関する研究成果を発展させ，特許を出願する予定であり，出願後に研究発表を行う予定である．
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