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2017 年度 実施状況報告書

スパース信号表現に基づいた高速移動物体追跡技術とそのスポーツ競技戦略分析への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K06381
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, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10313470)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードアレーアンテナ / 位置推定 / 到来方向推定
研究実績の概要

平成28年度に検討した,TDOA(Time Difference Of Arrival)をベースとしたカルマンフィルタによる位置推定手法からの拡張として,RSSI(Received Signal Strength Indicator)や円形アレーアンテナを用いた位置推定・方向推定手法について検討を行った.
まず,簡易な送受信機の構成モデルとして,RSSI(Received Signal Strength Indicator)による観測電力値をもとに,カルマンフィルタモデルを適用することで位置推定を行うシステムを実装し,その推定性能を評価した.RSSI受信信号レベルによる情報の取捨選択が重要であることを示したうえで,カルマンフィルタにおけるパラメータ設定法を検討した.さらに,本手法は屋内での位置推定にも有用であることを実証した.
また,円形アレーアンテナにおけるアレー拡張処理手法として,NSCA(Nested Sparse Circular Array)とその信号拡張処理技術を考案し,その到来方向推定性能を評価した.円上のみならず,円領域内部にも仮想アンテナ素子を配置させることが可能であり,広帯域信号への応用も可能であることを示した.今後は本推定手法の演算量の低減,さらに5G応用を見据えた仮想矩形アレーの合成などを検討したい.
さらに,他分野への応用も視野に入れて,FMCW-MIMOレーダによる位置推定手法の検討を行った.従来,高精度推定が可能とされてきたKR(Khatri-Rao)積拡張による手法が,近接波源の分離においては既存手法よりも低い分離性能となることを実証した.今後はこうした場面における推定精度の向上を目指したい.

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

前年度に検討した手法の推定精度をさらに高めつつ,新たな位置推定アルゴリズム,アンテナ構成,最適化手法など様々な検討を進めることができたと考えている.今年度は最終年度となることから,引き続き検討を進めつつ,最終的な結論をまとめる予定である.

今後の研究の推進方策

当初計画の通り,新たな位置推定アルゴリズム,アンテナ構成,最適化手法など様々な検討を進める予定である.関連して,屋内位置推定やMIMOレーダなど,様々な応用に適用可能な技術の検討も進めたい.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] A Novel Mutual Coupling Compensation Method for Underdetermined Direction of Arrival Estimation in Nested Sparse Circular Arrays2018

    • 著者名/発表者名
      T. Basikolo, K. Ichige, H. Arai
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Antenna & Propagat.

      巻: 66 ページ: 909-917

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extension of Nested Array for Large Aperture and High Degree of Freedom2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Iizuka, K. Ichige
    • 雑誌名

      IEICE Commun. Express

      巻: 6 ページ: 381-386

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] An Efficient Direction-Of-Arrival Estimation Method Based on Weighted Sparse Spectrum Fitting2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ichige
    • 学会等名
      Signal Processing with Adaptive Sparse Structured Representations Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Underdetermined DOA Estimation in the Presence of Mutual Coupling for Sparse Circular Array2017

    • 著者名/発表者名
      T. Basikolo, K. Ichige, H. Arai
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Antennas and Propagation
    • 国際学会
  • [学会発表] Accurate RSSI-Based Indoor Localization Using Time-Domain Path Loss Compensation2017

    • 著者名/発表者名
      R. Saito, K. Ichige, T. Ishihara, A. Nakazawa
    • 学会等名
      International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-sensor Indoor Target Localization Based on Multipath Exploitation2017

    • 著者名/発表者名
      N. Arakawa, K. Ichige
    • 学会等名
      International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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