| 研究課題/領域番号 |
19H05665
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
東野 輝夫 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (80173144)
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| 研究分担者 |
梅津 高朗 滋賀大学, データサイエンス学部, 准教授 (10346174)
荒川 豊 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (30424203)
安本 慶一 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40273396)
山口 弘純 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (80314409)
廣森 聡仁 大阪大学, 経営企画オフィス, 准教授 (90506544)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| キーワード | IoT / 状況認識技術 / センシング / エナジーハーベスト / 無線通信 |
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| 研究実績の概要 |
本提案研究では、バックスキャッター通信技術と3Dプリンタを用いた電子回路設計技術を併用して、ヒトやモノの状況認識に適用可能なバッテリレスでメンテナンスフリーの受動型IoTセンシングデバイス（人感センサ、加速度センサ、温度計など）を開発し、(i)高齢者施設での見守り、(ii)スポーツ選手の活動把握、(iii)ヒトの移動軌跡把握や野生動物の侵入検知、(iv)子供達の人間関係把握のためのソシオグラム構築、(v)傾斜地の風力・地盤変動把握、(vi)商業施設の空調管理、などに活用可能な状況認識技術を創出・実証するとともに、対象領域で受動型IoT デバイスを用いてヒトやモノの様々な状況認識が可能なシステムを構築できるよう、受動型IoTデバイス網を用いた状況認識システムの設計開発支援環境を開発している。
本年度は、バッテリレスの受動型IoTセンシングデバイスとバックスキャッター通信用デバイスを組み合わせることで、ヒトやモノの様々な状況認識を行うための技術の創出に関する幾つかの予備実験やデータ収集を行った。バックスキャッター通信技術をベースに、圧力の違いや温度変化、ドアの開閉によるスイッチのオン・オフ、などを検知するような受動型IoTセンシングデバイスの設計・試作などを行った。
また、複数の受動型IoTデバイスをメッシュ状に組み合わせた受動型IoTデバイス網の構築手法や、受動型IoTデバイス連携型の状況認識技術についての基礎実験を行った。さらに、複数の指向性アンテナを活用したバックスキャッター通信向け位置推定技術の創出を行った。
さらに、バックスキャッター通信で得られた情報を既存のIEEE 802.11互換フレームとして送受信可能なソフトウェア無線機（通常のWiFiとバックスキャッター通信を仲介する無線アクセスポイント）の設計を開始した。
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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
今年度は、バッテリレスの受動型IoTセンシングデバイスとバックスキャッター通信用デバイスを組み合わせることで、ヒトやモノの様々な状況認識を行うための技術の創出に関する幾つかの予備実験やデータ収集を行っており、予備実験から提案手法によるヒトやモノの状況認識技術の開発が可能であるとの認識を強くした。このため、バックスキャッター通信技術をベースに、圧力の違いや温度変化、ドアの開閉によるスイッチのオン・オフ、などを検知するような受動型IoTセンシングデバイスの設計・試作などを行うとともに、微弱な無線信号のゆらぎをどのようにすれば高精度に収集できるかについての検討を行った。また、複数の受動型IoTデバイスをメッシュ状に組み合わせた受動型IoTデバイス網の構築手法や、受動型IoTデバイス連携型の状況認識技術（人の移動軌跡推定や活動把握のための技術）の創出についての基礎実験を行った。
また、異なる場所に設置された複数の無線機から異なるタイミングで発信された無線信号に対する反応や受信電波強度の違いを計測したり、２本のアンテナで同じ信号を受信することで位相差を取得することで、対象となる受動型IoTセンシングデバイスの位置を推定するための技術の実用性なども予備実験で確認できており、ヒトやモノの状況認識技術の創出についても、順調に研究が進捗している。
さらに、バックスキャッター通信で得られた情報を既存のIEEE 802.11互換フレームとして送受信可能なソフトウェア無線機（通常のWiFiとバックスキャッター通信を仲介する無線アクセスポイント）の設計を開始するなど、2019年度に計画している研究については、概ね予定通りに研究が進捗したと判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度以降も、バックスキャッター通信技術と3Dプリンタを用いた電子回路設計技術を併用して、ヒトやモノの状況認識に適用可能なバッテリレスでメンテナンスフリーの受動型IoTセンシングデバイス（人感センサ、加速度センサ、温度計など）を開発していきたいと考えている。
また、バックスキャッター通信で得られた情報を既存のIEEE 802.11互換フレームとして送受信可能なソフトウェア無線機（通常のWiFiとバックスキャッター通信を仲介する無線アクセスポイント）を開発することで、バックスキャッター通信技術をベースに収集したセンシング情報と既存のCISなどで収集しているセンシング情報をうまく融合できるような仕組みについても検討していきたいと考えている。とりわけ、ソフトウェア無線機の開発では、MAC層に既存の通信プロトコルとバックスキャッター通信が共存可能なプロトコル・スタックを開発することが必要である。また、複数のアンテナで同じ信号を受信することで位相差が取得可能になり、バックスキャッターデバイスの相対的な動きがリアルタイムに分かる方法などについても検討していきたいと考えている。
それらの技術を融合することで、(i)高齢者施設での見守り、(ii)スポーツ選手の活動把握、(iii)ヒトの移動軌跡把握や野生動物の侵入検知、(iv)子供達の人間関係把握のためのソシオグラム構築、(v)傾斜地の風力・地盤変動把握、(vi)商業施設の空調管理、などの実用的なヒトやモノの状況認識問題に活用可能なセンシング技術を創出できると考えている。
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