レーダ | WHO’S LAB ｜大阪電気通信大学研究室紹介サイト /whoslab/research-keyword/radar/ WHO'S LABは、大阪電気通信大学の研究活動を発信する専用サイトです。 Tue, 24 Sep 2024 03:49:40 +0000 ja hourly 1 電気を運び、見えないものを見る　電波を応用した技術の可能性を広げる /whoslab/research/he/ Thu, 06 Jul 2023 10:05:00 +0000 /whoslab/?post_type=research&p=326 電波は電磁波の一種で、3テラヘルツ以下のものが電波と呼ばれています。 何研究室では、放射、伝搬、散乱など電磁波のさまざまな現象がどのように起こるのか、そのメカニズムをコンピュータシミュレーションで解明。幅広いテーマの解析 […]

The post 電気を運び、見えないものを見る　<br>電波を応用した技術の可能性を広げる appeared first on WHO’S LAB ｜大阪電気通信大学研究室紹介サイト.

]]> 電波は電磁波の一種で、3テラヘルツ以下のものが電波と呼ばれています。
何研究室では、放射、伝搬、散乱など電磁波のさまざまな現象がどのように起こるのか、そのメカニズムをコンピュータシミュレーションで解明。幅広いテーマの解析によって、電磁波活用の可能性を広げています。

動くドローンをどこまでも追尾して給電し続ける
アンテナシステムをシミュレーション

スマートフォンを置くだけで充電できるのは、電波で電力を送る無線電力伝送技術のおかげ。もっと遠くに大きな電力を届ける技術が開発され、IoTを支える各種センサーへの給電などの実用化が進行中です。

何研究室では、ドローンが長時間滞空できるよう、動くドローンを追尾して電波で電力を送るアンテナのシミュレーションを行っています。シミュレーションではアレーアンテナと呼ばれる複数のアンテナを並べた機構を活用。アンテナにかける電圧を変えることで、電波を特定方向へ送り、通信の安定性を確保するビームフォーミング技術を実現し、ドローンを追いかける仕組みの確立が目標です。現在、最も効率的に電波を受信できるアンテナの形状、配列を、数値解析によって探っています。

アレーアンテナを使ったドローン用無線電力伝送のシステム（イメージ）
地上のアレーアンテナ素子の給電位相を調節してドローンに向かって電波で送電する

地下に埋められた水道管のサイズや深さをAI判定　
機械学習に必要な大量データを作成する技術

何研究室では、電磁波の数値解析によるシミュレーションを、多様な分野に活用しています。

地下探査レーダもそのひとつ。老朽化した水道管やガス管の取り換えの際に、どんな深さにどんな口径・長さの管が埋まっているか、電波を対象物に反射させ埋設物を判断するなどの用途で使われています。また近年、期待されているのが、埋設物のサイズや埋設深度ごとに違う電波の反射波形をAIを使って判定する技術の開発です。

何研究室では、AIに埋設物を特定させるための機械学習に必要な、大量の反射波形データをつくる方法を、数値解析を駆使して研究しています。今後、遺跡の発掘など利用領域の拡大が予想される地下探査レーダの基礎技術としても期待されます。

地下に埋められたものを地下探査レーダで探査する.受信反射波を使って,深さやサイズを判定するにはAIの技術開発が不可欠.

数値解析より得られたアンテナの特性と埋設管の反射特性から高速に生成した埋設管の反射エコー

ワイヤレスで電気を送る技術の可能性は無限
暮らしを変えるだけでなくエネルギー問題も解決!？

無線で電力を送る技術は、今後、いろんな展開が期待できます。
たとえば、電気バスが走るようになれば、わざわざ車庫に帰らなくても、バス停に送電して停留中に充電できれば効率的。また、衛星を打ち上げて宇宙空間で太陽光発電を行いその電力を地球に送る「宇宙太陽光発電」、電気を送らなくても空間に飛んでいる電波を吸収して発電させようという「環境発電」と呼ばれる技術も、すでに研究が始まっています。

The post 電気を運び、見えないものを見る　<br>電波を応用した技術の可能性を広げる appeared first on WHO’S LAB ｜大阪電気通信大学研究室紹介サイト.

]]> 電波の反射を使って気象現象を観測　GPSの高精度化やゲリラ豪雨予測を可能に /whoslab/research/shibagaki/ Tue, 28 Feb 2023 01:50:00 +0000 /whoslab/?post_type=research&p=1914 発射した電波が雨や雪などの粒に反射して戻ってくる時間を調べれば、粒の大きさや距離がわかります。また、周波数の変化を調べれば、粒の動きがわかり風の動きを知ることができます。柴垣研究室では、電波を使った気象観測の技術を、GP […]

The post 電波の反射を使って気象現象を観測　<br>GPSの高精度化やゲリラ豪雨予測を可能に appeared first on WHO’S LAB ｜大阪電気通信大学研究室紹介サイト.

]]> 発射した電波が雨や雪などの粒に反射して戻ってくる時間を調べれば、粒の大きさや距離がわかります。また、周波数の変化を調べれば、粒の動きがわかり風の動きを知ることができます。
柴垣研究室では、電波を使った気象観測の技術を、GPS技術向上や気象現象の解明に生かしています。

GPS電波が進むのを妨げる水蒸気の影響を探り　
より精度の高いGPS測位に役立てる

地図アプリやカーナビで、現在地がずれていた経験はありませんか。GPSは衛星から電波を送信した時間と受信した時間の差で距離を測定し、位置を割り出す技術。地上に近い対流圏に存在する多量の水蒸気が電波の進行を妨げることによって、GPS測位の誤差が発生するのです。自動運転やドローンなどの技術にとってGPSの高精度化は重要課題。

柴垣研究室では、誤差補正につながる基礎研究として、電波と水蒸気量の関係を解明しようとしています。国土地理院が地殻変動を測定するために全国1300か所に設置しているGPSアンテナを活用して電波が対流圏を通る際の誤差から水蒸気量を推定。また、BSアンテナなどにも幅を広げ水蒸気が電波に与える影響を探ろうとしています。

地球を取り囲む対流圏の水蒸気に電波が影響を受ける
本学GPS受信システムとBSアンテナ

甲子園球場並みの大型大気レーダで
梅雨や台風など気象現象の機構を詳細に分析

電波を気象観測に応用する技術に気象レーダがあります。

柴垣研究室では、甲子園球場ぐらいもある大型大気レーダを使った大気の乱れの観測を行っています。雨や雪しか測定できない一般の気象レーダと違い、大きなアンテナで波長の長い電波を出すことで大気の測定が可能。雲を発生させる積雲対流の動きや雨のでき方をはじめ、低気圧が発達していくプロセスや、その移動、持続に導く仕組みなどを詳細に分析しています。

温暖化の影響で激しい気象現象が増加している今だからこそ、こうしたデータの蓄積を通して現象の基本的な特性についての詳細な分析が必要とされており、より精度の高いシミュレーションにもつながる技術と言えます。

左）MUレーダで観測した,鉛直方向の大気乱流と降水粒子からの反射エコー.
右）MUレーダで観測した,積雲対流内およびその周辺の大気の鉛直循環の解析図.
※鉛直方向とは,重りを糸で吊り下げたときの糸が示す方向で重力の方向を意味する。水平面に対しては,垂直の方向.
研究に使っている大型レーダ「京都大学生存圏研究所ＭＵレーダ」（滋賀県甲賀市）※京都大学生存圏研究所より提供

ゲリラ豪雨の莫大なエネルギーで発電？
激しい気象現象の解明でこんな可能性も

GPSアンテナによる水蒸気量測定によって、ゲリラ豪雨発生との関係も分析する柴垣研究室。ゲリラ豪雨を発生させるような強力な積雲対流発生の機構解明は、予測技術の高度化につながります。
予測したデータが防災に役立てられるのはもちろんですが、その先には、人や社会に被害を与えないような場所で起きる積雲対流を積極的に活用する技術の可能性も。積雲対流の莫大なエネルギーを使った発電、人工降雨による干ばつ対策など夢は広がります。

The post 電波の反射を使って気象現象を観測　<br>GPSの高精度化やゲリラ豪雨予測を可能に appeared first on WHO’S LAB ｜大阪電気通信大学研究室紹介サイト.

]]>