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信号処理技術を駆使して「電波で物を観る」電子システムを進化させる

電波を利用した千里眼の実現 ~画像レーダの研究~         

受信エコーを信号処理することによって、数百km離れた遠方から大きさが数mの物体の形状を知り得る カメラのようなレーダが実現されてます。

このようなレーダは画像レーダと呼ばれ、当研究室では画像レーダの性能を向上させる技術および電波画像から目標を検出し、その状況を認識する技術について研究を行っています。
光と比べ波長の長い電波を使うことによって、昼夜に関係なく、また、雲・雨など天候に影響されずに物を観ることが可能になります。

  1. 三次元画像レーダの研究
  2. 地表面の僅かな変化を見逃さない画像レーダの研究
  3. SAR画像のための自己組織化マップを用いた自動目標認識技術

超広帯域(UWB:Ultra Wideband)信号を用いた近距離レーダセンサの研究

近年世界各国で,数GHz以上の周波数帯域を持つ超広帯域(UWB: Ultra Wideband)信号の空間利用が認可されています。
UWB信 号は,数mm級の距離分解能を有し,従来レーダ信号の分解能(高々数m程度)を飛躍的に高め,レーザ計測等の光学センシングの測距性能(数cm)を上回ることがわかっています。
本研究では、同レーダを用いた近距離空間計測,非侵襲生体内部計測,非破壊計測技術を開発しています。

  1. 救助ロボット・セキュリティシステムを想定したUWBレーダセンサの研究
  2. 医療画像診断・非破壊計測を想定した高分解能内部レーダセンサの研究

※同研究テーマは情報・通信工学専攻の木寺研に引き継がれました

圧縮センシングを用いたレーダ信号処理

近年圧縮センシングと呼ばれる信号処理手法が医療用画像などを中心に研究されています。これは推定する目標の数が少ない、スパース(疎)な状況を仮定することで少ない情報からでも目標の分布を推定する手法です。

本研究室ではこの手法をレーダ信号処理に導入し、超分解能測距法や周波数帯域が制限された状況下でも使用可能な目標推定手法への応用を研究しています。

  1. 圧縮センシングを用いた超分解能到来時間推定の研究

 

 

ドップラーライダのための風速計測技術

波長数マイクロメートルのレーザ光を用いた測距・計測システムの1つにドップラーライダがあります。本研究室では同システムのための高精度風速ベクトル推定法を研究しています。また,観測量を利用した風速場の識別も着手しており,主に空港気象監視を対象とした風速計測システムの構築を目指しています。

  1. 単一ライダを用いた高精度風速ベクトル推定法の研究
  2. ニューラルネットワークを用いた風速ベクトル場自動認識技術

 

 

 

マイクロ波レーダなどの生体センサを用いた非接触バイタルサイン計測技術による革新的な医療機器の実用化開発

人体に触れずにバイタルサイン(心拍数・呼吸数・体温)を計測する技術の研究・開発がにわかに活発になっています。例えば、マイクロ波レーダーを用いることにより、体表面上に生ずる呼吸と心拍に伴う微細な動きを捉えます。また、赤外線サーモグラフィを利用して、体表面から放出される赤外線を測定し、体温を非接触で計測することができます。非接触バイタルサイン計測の利点は、患者への負担が極力少なく、しかも無拘束・無意識などが挙げられます。
本研究室では、このような非接触バイタルサインを計測する技術を活用し、「社会安全システム(感染症)」、「在宅ヘルスケア」、「動物健康モニタリング」分野に焦点を当て、革新的な医用機器を研究・開発します。このようなシステムを実用化するために、システム設計、ものづくり、生体情報処理、臨床研究まで行っています。

  1. 大規模な生体情報データ計測に基づくリアルタイム感染症サーベイランスシステムの開発
  2. 超高齢化社会に向けた在宅や福祉施設における健康モニタリングシステムの開発

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