| 研究課題/領域番号 |
26420344
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
KIM Minseok 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40467030)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 情報通信工学 / 動作同定 / 動作認識 / ボディエリアネットワーク / コンテキストアウェアネス / ウェアラブル / 電波伝搬 / 伝搬路測定 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，人体周辺の無線センサネットワーク(BAN)において，複数のセンサから取得した伝搬路の時空間特性と人体の状態（動作や姿勢）との関係を明らかにし，人体の状態を高精度で同定する手法の開発を目指す．また，人体の状態と伝搬路の状態との関係性（通信品質を決定する特徴量または伝搬パラメタで表現)を具体化し，人体の状態に応じた通信方式の最適化（コンテキストアウェアネス)の可能性を実験的に検討するものである．当該年度に実施した内容は下記のようになる．
【マルチリンク伝搬路測定系の構築】
- 送受信機の調達： 複数のセンサにおいて伝搬チャネルを同時測定(相関測定)可能なマルチリンク伝搬路測定系の構築が当初の目標であり，従来のZigBee センサノードを用いたウェアラブル測定系や，マルチポートオシロスコープによる測定系における問題を解決した，高性能でかつ柔軟性も優れたソフトウェア無線開発フラットフォームをベースとする2.4GHz 帯の基本測定系を開発した．ソフトウェアの実装とRF直結によるラボテストを実施した．
- ウェアラブル化： 開発した送受信機本体を人体表面上のセンサノードとして使用することはその大きさから困難であるため，小型アンテナをケーブルで繋ぎセンサノードとして取り付ける方法を検討し，動的シナリオの測定に対応するためにリュクサックなどに収納しケーブルの引き回しを最小限にした．測定上の制約から，コーディネータノード１台とセンサノード３台で測定系を構成する予定で，測定用アンテナを4本調達した．
- 加速度センサと評価系の構築： RF センサ(伝搬路測定)に加えて加速度センサをセンサノードに搭載し電波と加速度の同時測定を目指したが，加速度特性はスマートホンを用いて取得し性能評価を行った．モーションキャプチャ環境(Xbox Kinect を想定)を構築しており，次年度に継続して評価する予定である．
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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
当該年度の実施内容は，マルチリンク伝搬路測定系の構築に関わる下記のものであり，おおむね目的を達成している．また，次年度以降の実施内容に関しても検討に着手しており，最終目標達成を向けて順調に進んでいると考えられる．
-「送受信機の調達」として，当初計画では，複数のセンサにおいて伝搬チャネルを同時測定(相関測定)可能なマルチリンク伝搬路測定系の構築となっており，高性能でかつ柔軟性も優れたソフトウェア無線開発フラットフォームをベースとする2.4GHz 帯の基本測定系を開発している．
-「ウェアラブル化」として，当初計画通り，動的シナリオの測定に対応するためにリュクサックなどに収納しRFケーブルの引き回しを最小限する方法を検討した．
-「加速度センサと評価系の構築」として，RF センサ(伝搬路測定)に加えて加速度センサをセンサノードに搭載し電波と加速度の同時測定を目指したが，加速度特性はスマートホンを用いて用意に取得する方法に変更した．
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| 今後の研究の推進方策 |
当該年度に開発した測定系を用いて今後下記にように推進する．
- 信号設計と伝搬路測定法の開発： 人体の状態の同定に必要な情報が容易に取得できる測定用信号を，実用性を考慮して狭帯域と広帯域に分けて検討する．伝搬路の相反性により，コーディネータノードから測定用信号を送信し，各センサにおいて同一時間に受信された信号を用いて伝搬路推定を行う．
- 信号処理手法の開発： 伝搬路の時空間特性である受信レベル変動や，ドプラ周波数と相関時間，レベル交差率などの統計情報を用いる人体状態の同定法の開発を目指す．測定される伝搬路特性には，アンテナと回路の特性を含んでおり，純粋に人体の影響のみを含んだ伝搬路の特性を得ることができないため，機械学習やニューラルネットワークなどのトレーニングに基づく信号処理手法を試みる．
- 測定による評価： 初年度に開発した測定系を用いて様々な動作シナリオでのマルチリンク伝搬路測定を繰り返し行いながら，同定手法の開発と評価を並行する．伝搬路特性だけでなく，加速度センサの物理情報を用いる場合と，両方を混用する場合の効果についての評価を行う．
- 人体の状態と伝搬路状態の関係付け： 人体の状態と伝搬路状態との関係を調査し，人体の状態の同定から逆に伝搬路状態をもっとも支配的な特徴量あるいは伝搬パラメタで分類することに挑戦する．これは，通常の無線システムにおける伝搬路推定とは異なり，人体の状態を総合的に表すもので，BAN にもっとも適した情報になることを期待する．
伝搬路状態のモデル化： 伝搬路状態の具体的なモデル化を行う．高効率・高信頼性の実現の観点から，IEEE 標準で規定されているスター型ネットワークの直接通信あるいはマルチホップ通信モデルを用いてコンテキストアウェア通信の有用性を示す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究室を新しく立ち上げており，学生による学会発表が少なくなってため次年度使用額が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
当初交付額が申請額より減額されたため取りやめた物品(制御PC，制御ソフトウェアなど)の購入に充当する予定である．
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