多次元スパースモデルと機械学習を用いたMIMOレーダによる高精度イメージング

使用多维稀疏模型和机器学习的 MIMO 雷达进行高精度成像

基本信息

  • 批准号:
    21K04041
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では,移動通信システム,無線LAN,レーダなどで幅広く使われているMIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 技術を使って,高精度に端末や目標物(ターゲット)の位置推定を行うことを目標としてきた.特にMIMOレーダを用いたターゲット推定は自動運転にも資する技術であるので期待されている.2022年度(令和4年度)の具体的な成果を以下に述べる.(1)MIMOレーダにおいて,送信リニアアレーのアレー軸と受信リニアアレーのアレー軸を直交するように配列し,受信側で仮想平面アレーを構成する.この仮想平面アレーを用いて,複数ターゲットの面的広がりを推定した.推定アルゴリズムとしては,Beamformerと圧縮センシング (MFOCUSS) を組み合わせた手法の性能が一番良いことが示された.また,ターゲット分離においては,2021年度から機械学習の一つとして適用を検討してきた,重み付けk-means法と重み付けなしのk-means法に加え,モルフォロジー処理の性能を解析した.その結果,重み付けk-means法の有用性が最も高いことが示された.(2)自動車の自動運転の実現や危険回避システムの実現のため,アレーアンテナの少ないスナップショットデータで電波の到来方向推定可能なアルゴリズムが期待されている.本研究では,MIMOレーダの一形態であるバイスタティックMIMOレーダに,圧縮センシングの1アルゴリズムであるR-MFOCUSSを適用し,ターゲットに対する出発方向 (DOD) と到来方向 (DOA) の同時推定性能改善を試みた.結果として,受信側でマッチトフィルタを用いる場合,スナップショット数をいくらか増加させることで推定精度を向上させることができることを示した.また,処理時間がスナップショット数によらないことを確認した.
在本研究中,我们将使用广泛应用于移动通信系统、无线局域网、雷达等的MIMO(多输入多输出)技术来高精度地估计终端和物体的位置。我的目标。特别是,使用MIMO雷达的目标估计有望成为有助于自动驾驶的技术。 2022 年(令和 4 年)的具体结果如下所述。 (1)在MIMO雷达中,发射线阵的阵轴和接收线阵的阵轴布置为彼此垂直,在接收侧形成虚拟平面阵列。使用这个虚拟平面阵列,我们估计了多个目标的面积分布。作为估计算法,结果表明,波束形成器和压缩感知相结合的方法(MFOCUSS)具有最佳性能。此外,对于目标分离,除了加权k均值方法和未加权k均值方法之外,我们还分析了形态处理的性能,自2021年以来,加权k均值方法和未加权k均值方法已被考虑作为机器学习的一种类型进行应用。结果表明,加权k-means方法最有用。 (2)为了实现自动驾驶汽车和危险规避系统,人们期望能够使用少量阵列天线的快照数据来估计无线电波的到达方向的算法。在本研究中,我们将压缩感知算法R-MFOCUSS应用于双基地MIMO雷达(即MIMO雷达的一种),提高了同时估计出发方向(DOD)和到达方向(DOA)的性能我尝试过。结果,我们表明,当在接收端使用匹配滤波器时,可以通过稍微增加快照数量来提高估计精度。我们还确认处理时间并不取决于快照的数量。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
UWB無線システムにおけるPN相関法に2D-FOCUSSを用いた伝搬遅延時間・到来方向推定 ~ マルチパス環境における信号源位置推定性能の改善 ~
UWB 无线系统中使用 2D-FOCUSS 进行 PN 相关法估计传播延迟时间和到达方向 - 提高多径环境中的信号源位置估计性能 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    片岡研人;菊間信良;大石佳樹;古池竜也;古賀健一;榊原久二男;杉本義喜
  • 通讯作者:
    杉本義喜
PN相関法に圧縮センシングを用いたマルチパス波のTOA推定の性能改善
PN相关法中压缩感知多径波TOA估计的性能改进
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    榊原彰太郎;菊間信良;榊原久二男;杉本義喜
  • 通讯作者:
    杉本義喜
分散アレーアンテナに近傍界SAGE-DOA-Matrix法を適用した近傍波源位置推定
将近场SAGE-DOA-Matrix方法应用于分布式阵列天线的邻近波源位置估计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田中佑汰;菊間信良;榊原久二男;杉本義喜
  • 通讯作者:
    杉本義喜
Performance Analysis of Block Beamforming Methods in Two-wave-LOS Multi-User MIMO Communication
两波视距多用户MIMO通信中块波束成形方法的性能分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Taisei Oe; Nobuyoshi Kikuma; Kunio Sakakibara; Yoshiki Sugimoto
  • 通讯作者:
    Yoshiki Sugimoto
UCAを用いた近傍界波源位置推定のためのブラインドアレー校正における方向推定の精度改善
使用 UCA 提高近场波源位置估计盲阵列校准中的方向估计精度
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    林 朋樹; 菊間信良; 榊原久二男; 杉本義喜
  • 通讯作者:
    杉本義喜
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使用氟树脂多层基板的毫米波天线波束形成技术
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    榊原 久二男;山田 健人;鞠山 匠汰;グェン タン トゥアン;杉本 義喜;菊間 信良
  • 通讯作者:
    菊間 信良

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    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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    $ 2.58万
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    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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  • 批准号:
    03750327
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
ディジタル無線通信用アダプティブアンテナの研究
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  • 批准号:
    02750319
  • 财政年份:
    1990
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

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Application of Multi-Dimensional Virtual Sensor Array in Automotive MIMO Radars for Self-Driving
多维虚拟传感器阵列在自动驾驶汽车MIMO雷达中的应用
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