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2016 年度 実施状況報告書

最適な多次元センサ融合で実現する超高精度移動体追尾

研究課題

研究課題/領域番号 16K16093
研究機関立命館大学

研究代表者

佐保 賢志  立命館大学, 理工学部, 助教 (00732900)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード移動体追跡 / ドップラーレーダ / 加速度センサ / 超音波センサ / センサ融合
研究実績の概要

平成28年度は、位置・速度・加速度の多次元センサ融合システムについて、比較的容易に構築できる移動ロボット追跡システムを想定した基礎的な検討を行った。具体的には、同システムへの適用を想定した追尾フィルタを提案するとともに、その理論特性を解明した。さらに、実験系を構成し、提案手法の実用性と有効性を示した。主要な成果は以下の3点である。
1.加速度観測を考慮した追尾用カルマンフィルタについて、定常状態の追尾誤差とフィルタのパラメータ(駆動雑音、フィルタ係数)の関係を解析的に明らかにし、これに基づく高精度な追尾フィルタを提案した。
2.上記1で得られた成果について、その妥当性を移動ロボットを用いた実験により検討した。超音波レーダ、マイクロドップラーレーダ、そして加速度センサからなる計測システムを構成し、これらにより得られる多次元パラメータの最適融合のためのフィルタ係数を提案法により実装した。その結果、提案した追尾フィルタ並びにその設計法が、従来の設計法と比較して、精度と設計容易性の双方において優れていることを示した。
3.パルスドップラーレーダへの応用を想定し、距離と視線速度の同時計測を仮定した高精度な歩行者追尾手法を開発した。提案手法はH∞制御理論に基づき、従来のカルマンフィルタベースの手法と比較して、モデル化誤差の許容範囲が大きい適応的な追尾フィルタ係数設定を行う。提案手法と従来のカルマンフィルタを比較し、提案手法が優れた観測誤差抑圧特性を示すことを理論的に示した。

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

実施計画と比較すると、ステレオカメラによる計測システムの構築が遅れているものの、それ以外の理論検討や実験システム構築、並びにそれらの妥当性検証は順調に進展している。特にH∞制御理論に基づく多次元センサ融合追尾フィルタの構成を実現した点、及び単に性能解析だけでなく有効な設計方法を年度内に提案できた点は、当初は予期していなかった期待を大きく上回る成果である。以上より、総合的には上記区分の進捗状況であると判断できる。

今後の研究の推進方策

当初予定していたレーダとステレオカメラの融合システムの実装が遅れているため、まずはこのシステムの構築を目指す。また、提案設計手法において、より有効であると考えられるパラメータ設計のための性能指標が考えられる。こういった性能指標が導出・計算可能かも含めて検討する。また、平成28年度は簡易な移動ロボットで検討したが、今後はより複雑な構成の移動ロボットや車両、さらには歩行者を仮定した実験検討を行う。得られた実験データに基づき、理論解析に取り入れるべき要因を抽出することで、さらに有効な追尾手法・システムの構築を行っていく。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] オレゴン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      オレゴン大学
  • [雑誌論文] Gait Classification of Young Adults, Elderly Non-Fallers and Elderly Fallers Using Micro-Doppler Radar Signals: A Simulation Study2017

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Saho, Masahiro Fujimoto, Masao Masugi, and Li-Shan Chou
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 17 ページ: 2320-2321

    • DOI

      10.1109/JSEN.2017.2678484

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Moving Object Tracker using Sensor Fusion of Ultrasonic Range Finder and Accelerometer2017

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Saho, Yusuke Takahashi, and Masao Masugi
    • 雑誌名

      Journal of International Council on Electrical Engineering

      巻: 7 ページ: 34-40

    • DOI

      10.1080/22348972.2016.1277447

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional Imaging Method Incorporating Range Points Migration and Doppler Velocity Estimation for UWB Millimeter-wave Radar2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Sasaki, Fang Shang, Shouhei Kidera, Tetsuo Kirimoto, Kenshi Saho, and Toru Sato
    • 雑誌名

      IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters

      巻: 14 ページ: 122-126

    • DOI

      10.1109/LGRS.2016.2628909

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 距離/加速度センサの融合に基づく運動目標追尾用固定係数フィルタの特性解析2017

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 高橋悠祐, 馬杉正男
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 30 ページ: 135-142

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 単一のパルスドップラーレーダ干渉計のための拡張Nearest-Neighbor法による複 数移動目標アソシエーション2017

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 馬杉正男
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: 137 ページ: 676-677

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.137.676

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] パルスドップラーレーダ干渉計のための視線方向速度情報を活用する複数目標追尾法2017

    • 著者名/発表者名
      佐保 賢志
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 年月日
      2017-03-16
  • [学会発表] Micro-Doppler Radar Signal Processing for Human Gait Recognition2016

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Saho
    • 学会等名
      2016 International Conference for Top and Emerging Computer Scientists (IC-TECS2016)
    • 発表場所
      GIS TAIPEI TECH Convention Center, Taipei(Taiwan)
    • 年月日
      2016-12-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイクロドップラーレーダを用いたバランス能力の差異に基づく歩行者認識 ~ 若年者/高齢者/高齢転倒経験者の歩容分類 ~2016

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 藤本雅大, 馬杉正男
    • 学会等名
      電子情報通信学会ITS研究会
    • 発表場所
      サンポートホール高松(香川県高松市)
    • 年月日
      2016-12-01
  • [学会発表] マイクロドップラーレーダを用いた歩行人体の遠隔計測及び歩容分類2016

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 藤本雅大, 馬杉正男
    • 学会等名
      第37回バイオメカニズム学術講演会
    • 発表場所
      富山県立大学(富山県射水市)
    • 年月日
      2016-11-13
  • [学会発表] High-resolution Imaging and Identification of Multiple Pedestrians Using UWB Doppler Radar Interferometry and Adaptive Array Processing2016

    • 著者名/発表者名
      Motoshi Anabuki, Shigeaki Okumura, Takuya Sakamoto, Kenshi Saho, Toru Sato, Mototaka Yoshioka, Kenichi Inoue, Takeshi Fukuda, and Hiroyuki Sakai
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP2016)
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center (沖縄県宜野湾市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Accuracy Enhanced RPM Method Using Doppler Based Range Points Clustering for 140GHz Band UWB Radar2016

    • 著者名/発表者名
      Shouhei Kidera, Yuta Sasaki, Shang Fang, Tetsuo Kirimoto, Kenshi Saho, and Toru Sato,
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP2016)
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center (沖縄県宜野湾市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Moving Object Tracker using Sensor Fusion of Ultrasonic Range Finder and Accelerometer2016

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Saho, Yusuke Takahashi, and Masao Masugi
    • 学会等名
      International Conference on Electrical Engineering (ICEE2016)
    • 発表場所
      沖縄県市町村自治会館(沖縄県那覇市)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 国際学会
  • [学会発表] 距離/加速度センサの融合による高精度移動体追跡の実験的検討2016

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 高橋悠祐, 馬杉正男
    • 学会等名
      電子情報通信学会ITS研究会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-05-28
  • [学会発表] 距離/加速度センサの融合に基づく運動目標追跡法の特性解析2016

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 高橋悠祐, 馬杉正男
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'16)
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-05-27
  • [学会発表] Performance Analysis of Fixed-Gain Position-Velocity-Measured Tracking Filter2016

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Saho and Masao Masugi
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR2016)
    • 発表場所
      The Cityview Hotel, Hong Kong (China)
    • 年月日
      2016-04-30
    • 国際学会
  • [図書] Digital Signal Processing (DSP): fundamentals, techniques and applications2016

    • 著者名/発表者名
      Juan Zhang, Michael J. Corinthios, Shuqun Zhang, Davis Montenegro, Javier Gonzalez, Weidong Chen, Kenshi Saho, Xiaowei Yang, Warsame H. Ali, Emmanuel S. Kolawole, Ivan S. Uroukov
    • 総ページ数
      189(57-78)
    • 出版者
      Nova Science Publishers

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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