研究内容

レーダ技術を軸とする波動情報計測処理及び運動情報解析技術の基盤構築と応用展開

ドップラーレーダを用いた無拘束な日常動作計測による認知症等の健康リスク評価システムの研究開発

認知機能の低下や活動能力の低下に伴う身体機能低下を、ドップラーレーダーによる非接触歩行計測から検出することで、非接触に認知症リスクなどの健康リスク情報を評価する技術を開発しています。身体機能や認知機能と日常の歩行や起立動作等には密接な関係があることが知られており、このことに基づき運動のわずかな変化を検出・認識することで、健康リスクを非接触で評価するシステムの開発を目指しています。本技術により、日常生活の中で、測っていることを感じさせずに認知症等の健康リスクの兆候を把握や転倒リスクや将来の身体機能障害の可能性を診断することが可能となります。これらを実現するために、先進的なドップラーレーダ技術の開発、人工知能技術のレーダ応用、そして運動疫学・理学療法学・地域健康社会学分野との連携による高度化を目指した研究を実施しており、健康診断用IoTセンサへの応用など実用性も探求した研究開発も進めております。

【主な研究業績】

センサ融合に基づく移動体追尾フィルタの設計方法論構築及び移動ロボットや車両の計測・制御への応用展開

ロボットやビークルが歩行者や車両など周囲の移動体を追跡する手法として追尾フィルタがあります。IoT技術によるセンサ融合を考慮した場合、複数のセンサで多次元のデータが得られます。本研究では、このようなシステムを仮定した多次元入力追尾フィルタの理論性能解析に基づく追尾システム設計方法論の構築を行っています。従来は経験的に構成したカルマンフィルタや粒子フィルタなどが用いられていたのに対し、本研究では現代制御理論を駆使してその安定性や誤差などを解析的に示すと共に、位置や速度など各種誤差を最小化するという規範でフィルタ係数や駆動雑音・観測雑音などユーザパラメータをできるだけ少ない事前情報のみで設計可能とする方法を探求しています。さらに応用として、室内ロボット経路の周囲環境認識と経路計画、複数耕作機械や重機の最適経路計画法のための制御・信号処理の融合法の構築と解析などを実験も駆使しながら探究しております。

【主な研究業績】

K. Saho and T. Shibata, "Closed-form steady-state bias error of tracking filter using coordinated turn model for constant velocity target," IEICE Commun. Express, vol. 11, pp. 245-250, May 2022.
S. Morita, M. Hayashi, C. Kojima, Y. Okura, and K. Saho, "Estimation of Relative Positions and Velocities in Distributed Cooperative Path Design of Multi-Agent Systems," SICE Annu. Conf. 2020, September 2020.
T. Shibata and K. Saho, "Correct stability condition and fundamental performance analysis of alpha-beta-gamma-delta filter," Applied Sciences, vol. 8, Article no. 2523, 21 pages, 2018年12月.
K. Saho, Y. Takahashi, and M. Masugi, "Moving Object Tracker using Sensor Fusion of Ultrasonic Range Finder and Accelerometer," J. Int. Counc. Electric. Eng., vol. 7, pp. 34–40, 2017年2月.

車両・ロボットの安全な自動走行のためのレーダ応用：特にカメラ・レーザが苦手な問題の解決を目指す

自動運転技術や移動ロボットの開発が盛んに行われていますが、これらによく用いられるカメラ・レーザー・超音波センサ等のみでは対応できない問題が多くあります。例を挙げると、強雨等の悪天候時の計測精度の著しい劣化や、カメラ等では直接見えない死角領域からの飛び出しの予測などです。こういった問題に対し、比較的長波長でありかつ遠距離まで伝搬可能なレーダーの特性を利用することで対処する方法を研究しております。具体的には電波の柔軟な伝搬特性（回折・多重反射・広指向性）を利用し、死角へ回り込む電波を利用した計測などを行っております。

【主な研究業績】

飯田諒介, 神谷和秀, 孔祥博, 橋本周平, 佐保賢志, "2.4GHz帯レーダの回折波を用いた死角領域からの歩行者飛び出し予測の基礎実験検討", 電気学会論文誌C（電子・情報・システム部門誌), vol. 144, pp. 404-405, April 2024.
Sora Hayashi, Kenshi Saho, Daiki Isobe, Masao Masugi, "Pedestrian Detection in Blind Area and Motion Classification Based on Rush-Out Risk Using Micro-Doppler Radar," Sensors, vol. 21, article no. 3643, May 2021.
林空良, 磯部大揮, 佐保賢志, 馬杉正男, "ドップラーレーダを用いた歩行人体の可視・死角領域判別～ Long Short-Term Memoryによる解析アプローチ～", 電子情報通信学会ITS研究会, December 2020. （ITS研究会奨励賞）

レーダ技術のバイオメカニクス応用

バイオメカニクス（生体力学、生物力学）は生物の構造や運動を力学的に探求する分野であり、ヒトの歩行のメカニズムや各種生物の運動メカニズムの解明が行われています。しかし、バイオメカニクス分野における精密計測に使われる光学式モーションキャプチャは極めて煩雑で、計測者・被験者の双方ストレスが大きい上、高コストなシステムです。そこで、レーダーなどの非接触な無拘束センサに置き換えることを探求しています。現在は、これまでモーションキャプチャ等で判断していた高齢者の転倒リスクを、レーダー等により簡易に評価できるシステムの開発に取り組んでいます。このほかにも、非接触計測を活かし、従来困難であった様々な計測対象をバイオメカニクス的に解析することを目指した研究を行っています。

【主な研究業績】

K. Saho, K. Shioiri, S. Kudo, and M. Fujimoto, "Estimation of Gait Parameters from Trunk Movement Measured by Doppler Radar," IEEE J. Electromagn. RF Microwave Med. Biol. , vol. 6, pp. 461-469, December 2022.
K. Saho, K. Shioiri, M. Fujimoto, and Y. Kobayashi, "Micro-Doppler Radar Gait Measurement to Detect Age- and Fall Risk-Related Differences in Gait: A Simulation Study on Comparison of Deep Learning and Gait Parameter-Based Approaches," IEEE Access, vol. 9, pp. 18518-18526, February 2021.
沖中宏彰, 佐保賢志, 藤本雅大, 呉政賢, 菅野功貴, 馬杉正男, 上村一貴, 松本三千人, "マイクロドップラーレーダを用いた若年者と高齢者の歩容判別", 電子情報通信学会論文誌A, vol. J102-A, pp. 167–170, 2019年5月.
K. Saho, M. Fujimoto, M. Masugi, and L.-S. Chou, "Gait Classification of Young Adults, Elderly Non-Fallers and Elderly Fallers Using Micro-Doppler Radar Signals: A Simulation Study," IEEE Sensors Journal, vol. 17, pp.2320–2321, April 2017.

※ 上記の他にも、レーダー・ソナー技術や電磁波工学を中心に多種多様な研究テーマを実施しています。