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2020 年度 実施状況報告書

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
キーワードアレー信号処理 / スパースアレー / センシング
研究実績の概要

令和2年度は,様々なスパースアレー構造の検討とその評価に重点を置きつつ,ビームフォーミングや変復調応用などの検討も行った.
具体的には,まず,機械学習によるスパースアレー構造の最適化に関して検討を行い,特にリニアアレー構造の場合に,到来方向(DOA)推定性能の改善が可能であることを示した.また,2次元アレー構造の場合は焼きなまし法をベースとした最適化が有効であり,アレー構成ならびにDOA推定性能を検証した.
さらに,重み付き空間フィルタを用いて,スパースアレーによる超高精細ビームフォーミングおよび変復調が可能となることを示し,通信システム実装時における性能評価を行った.
また,最尤推定をベースとしたMODE法の改良による多数波到来時にも対応可能な高精度DOA推定手法の開発,アニヒレーティングフィルタ処理をベースとした高分解能到来波推定手法の開発などの研究も手掛けており,今後引き続き検討する予定である.

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

当初予定していたスパースアレー構造の検討については,機械学習を用いることで,様々なアレー構成を新たに考えることができており,想定以上の成果が上がった.また,ビームフォーミングおよび変復調については,空間フィルタの設計に難儀したものの,ウェイト更新式を工夫することで超高精細ビームフォーミングが可能となることを示すことができた.全体としては順調に進展していると思われる.

今後の研究の推進方策

引き続きスパースアレー構造ならびに信号処理手法について検討を進める予定である.特に,拡張アレー信号処理における低コスト演算アルゴリズムの開発に重点を置いて,新たな基盤技術の確立を目指したい.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の影響で,当初参加を予定していた国際会議および国内会議が,開催中止もしくはオンライン開催への変更となったため,旅費として支出を予定していた分が必要なくなったことと,参加費も減額されたものが多かったことから,一部を次年度使用として,物品の購入や学会参加費に充当するものとする.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件)

  • [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 ページ: 401~409

    • DOI

      10.1587/transcom.2020EBP3035

    • 査読あり
  • [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 ページ: 1147~1154

    • DOI

      10.1587/transcom.2019EBP3213

    • 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 ページ: 200~206

    • DOI

      10.1587/comex.2019SPL0020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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