路側観測可能な挙動指標を用いて車両の制動距離を推定する方法

路側観測可能な挙動指標を用いて車両の制動距離を推定する方法

国家事業として国土全域に至る交通安全施設の高度化が進められる一方で生活道路など信号機のない交差点においては,交差点未認識などの単純な出会い頭事故が後を絶たず早急な対策が求められる.その対策として従来,路側から車両の制動距離をセンシングする技術が不可欠であったが,路面状況や車両特性及びドライバといった様々なパラメータが瞬時に変化することから移動体の挙動を推定することは困難とされていた.今回,路側からレーダにて測定可能な距離と速度の挙動指標を用いて,減速度が一定として算出していた従来の方法より精度の良い一次遅れ系モデルを提案する.本モデルは減速開始から停止するまでの時間の約25%以下の時間で誤差1m以内の精度で制動距離を推定する方法として提案する.

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers A

電子情報通信学会論文誌(A)


The High Accuracy Narrow Band Radar Capable of Measuring from 0m

0mから測定可能な高精度狭帯域レーダ

Pulse Radar system and FMCW radar system have already been practically used in the society as the distance measurement systems utilizing radar beam while the industral use of them is often limited by the conditions of the Radar Transmission Regulation that stipulates mainly the allowable range of the beam intensity and the sweep band in each country. In this paper, a method to measure a short distance even in the narrow-band width is proposed and it utilizes the circuit to mix the wave reflected by the object with a transmitted wave. And also an in-phase signal and a quadrature signal of those mixed waves are utilized. As a technical reference to supprot the availability of the mehtod, a case study with RF circuit model using a diode model is presented here with showing the possible achievement of measurement error ±2mm or less in a short distance 2m or less in the simulated bandwidth of 76 MHz in 24.15 GHz band.

Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers


Proposal for Rapid Acquisition Method Using PSD Matching for UWB-IR (TH-FH/SS) Multiple Access

Recently, data communications, e.g., animation and applications, hae demanded higher transmission speeds in the field of radio communication. To satisfy this demand, UWB-IR (ultra wide-band impulse radio) has been researched. In this communication, synchronous acquisition is neccesary to demodulate data, and sliding correlation is proposed as a basic method, but it takes a long time to resach the synchronous stage. In this research, we propose a new synchronous acquisition method that is able to greatly shorten synchronous acquisition time. In the proposed method, we divide the acquisition process in to two stages. The first stage is for finding candidate phases using power spectrum density (PSD) matching. The second stage is to acquire the phase precisely for all candidate phases using correlation. In this study, we propose a new synchronous acquisition method for UWB-IR. The proposed mehtod can signifidcantly shorten synchronous acquisition time.

近年，無線通信の分野において動画やアプリケーションの通信で高速な通信速度が要求されている．この要求を満たすために，UWB-IR (ultra wide-band impulse radio)通信方式が研究されている．この通信方式では，データの復調に際して同期捕捉が必要であり，基本的な同期方法としてスライディング相関法が提案されているが，同期捕捉に長い時間がかかる．本研究では，同期捕捉時間を画期的に短縮する事のできる同期獲得法を提案している．提案方法では，同期捕捉処理を2段階に分割し，まず第1段階で同期候補位相をパワースペクトル密度(PSD)マッチング手法を用いて抽出し，第2段階で得られた候補点に対して相関法を用いて精密な同期捕捉を行う． 本論文では，UWB-IRの新しい同期捕捉法を提案し，提案方法によって画期的に同期捕捉時間を短縮できる事を示した．


Standing Wave Radar Capable of Measuring Distances down to Zero Meters

定在波レーダにおいて，帯域制限のため定在波が1周期以下のときフーリエ変換ができないので，このときのターゲットの位置が最小探知距離となる．これはフーリエ変換したときに正のsinc関数と負のsinc関数とが干渉するためであるので，定在波を検出する観測点を1点から，3点に増やして負のsinc関数の影響をなくすることにより，最小探知距離を0mから可能にする方法を提案した．


Absolute and Noncontact Type Displacement Sensor using Transmission Line for Detecting Multiple Targets

伝送線路を利用した非接触式かつ複数ターゲットを検出可能なアブソリュート型変位センサ

伝送線路上の定在波を用い複数のターゲットの変位をアブソリュートで計測するセンサを提案している．定在波の周波数は，伝送線路を駆動する発振器の周波数と，変位に依存する．複数ターゲットにより発生する複数の正弦波の周波数をフーリエ変換により求めることができることを示した．

IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines

電気学会論文誌E (センサ・マイクロマシン部門誌)


Basic study of new diagnostic modality according to non-invasive measurement of the electrical conductivity of tissues

The purposes of this study were to estimate the electrical conductivity of tissues by non-invasively measuring the electrical bio-impedance, to develop a new method for tissue diagnosis, i.e., electrical impedance tomography (EIT). Tissue models were first designed taking into consideration the distribution of the fat tissue, muscle and bone in the human forearm, and then the intra-tissue distributions of electrical potential and field, and the electrical impedance in the models was theoretically analyzed by the three-dimensional finite element method. The electrical impedance of both forearms was measured in healthy human subjects, and estimated the electrical conductivity of individual local tissues. The results of the analysis showed that the distributions of electrical potential and field were affected by the presence of fat tissue but not by the presence or absence of bone. In addition, as a result of calculation of the electrical resistance of the extracellular fluid (Re) in each model, it was found that the value of bio-impedance was influenced by the presence of fat tissue, and the value of bio-impedance was increased by the intervention of a fat layer. The electrical conductivity estimated by fitting the observed values to the values obtained by finite element analysis was 0.40 S/m and 0.15 S/m for male muscle and fat tissue, and 0.35 S/m and 0.11 S/m for female muscle and fat tissue, respectively. The sex difference in the slope of linear approximation in the estimation of electrical conductivity of the males and females was thought to be due to sex differences in the properties and structure of fat tissue. These results suggest that local tissues can be diagnosed differentially and electrically by percutaneous measurement of local bio-impedance and subsequent estimation of the electrical conductivity of each tissue.

The Journal of Medical Investigation : JMI


Short-Range High-Resolution Radar Utilizing Standing WAve for Measurring of Distance and Velocity of a Moving Target

移動体の位置と速度が測定可能な定在波を用いた近距離高分解能レーダ

電波の定在波を用いて移動体までの距離と速度とを計測する方法を提案したもので，従来のパルスレーダ等の反射時間を計測する方法に比べて近距離でも高分解能な方法を提案した.すなわち周波数をアップとダウンをさせて，フーリエ変換により各々の周波数を求め距離と速度を求めるもので，FMCWレーダに比べイメージの発生が少ない．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers B

電子情報通信学会論文誌(B)


A New Method for Noninvasive Measurement of Multilayer Tissue Conductivity and Structure Using Divided Electrodes

This paper outlines a new method for measuring multilayer tissue conductivity and structure by using divided electrodes, in which current electrodes are divided into several parts. Our purpose is to estimate the multilayer tissue structure and the conductivity distribution in a cross section of the local tissue by using bioresistance data measured noninvasively. The effect of the new method is assessed by computer simulations using a typical two-dimensional (2-D) model. In this paper, the conductivity distribution in the model is analyzed based on a finite difference method (FDM) and a steepest descent method (SDM). Simulation results show that the conductivity values of skin, fat, and muscle layers can be estimated with an error of less than 0.1%. When random noise at various levels is added to the measured resistance values, estimates of the conductivity values for skin, fat, and muscle layers are still reasonably precise: their root mean square errors are about 1.06%, 1.39%, and 1.61% for 10% noise. In a 2-D model, increasing the number of divided electrodes permits simultaneous estimates of tissue structure and conductivity distribution. Optimal configuration for divided electrodes is examined in terms of dividing pattern.

IEEE Transactions on Biomedical Engineering


A New Method for Non-Invasive Measurement of Multi-layer Tissue Conductivity and Structure Using Divided Electrodes


Estimation of Multi-Layer Tissue Conductivities from Non-invasively Measured Bioresistances Using Divided Electrodes

To estimate inner multi-layer tissue conductivity distribution in a cross section of the local tissue by using bioresistance data measured noninvasively on the surface of the tissue, a measurement method using divided electrodes is proposed, where a current electrode is divided into several parts. The method is evaluated by computer simulations using a three-dimension (3D) model and two two-dimension (2D) models. In this paper, conductivity distributions of the simplified (2D) model are analyzed based on a combination of a finite difference method (FDM) and a steepest descent method (SDM). Simulation results show that conductivity values for skin, fat and muscle layers can be estimated with an error less than 0.1%. Even though different strength random noise is added to measured resistance values, the conductivities are estimated with reasonable precise, e.g., the average error is about 4.25% for 10% noise. The configuration of the divided electrodes are examined in terms of dividing pattern and the size of surrounding guard electrodes to confine and control the input currents from the divided electrodes within a cross sectional area in the tissue.

IEICE Transactions on Information and Systems


Improvemento of Resolution of AbsoluteType Displacement Sensor Utilizing Standing Wave on Transmission Line

伝送線路上の定在波を用いたアブソリュート型変位センサの高分解能化

伝送線路上のターゲットで発生する定在波を用いターゲットまでの変位を計測する変位センサにおいて，線路の駆動周波数を上げることおよび節の検出感度を上げることを示した.実験により4mの変位に対し4μmと1ppmという高分解能が得られることを示した.

The Transactions of The Institute of Electrical Engineers of Japan


High Frequency Resolution 2.4GHz band Rapid Frequency Changes Synthesizer

高周波数分解能2.4GHz帯高速周波数切換えシンセサイザ

高速周波数ホッピングスペクトル拡散通信(FFH-SS)には，高速に周波数を切り替えることのできる周波数シンセサイザが必要不可欠である．そこで筆者らは，位相差の差分を利用することにより出力周波数の切り替える新しい方式の高速ホッピング周波数シンセサイザをさきに提案し，周波数切換時に発生するVCOの位相ずれの影響を受けず，ホッピングレートをリファレンス周波数の1/2まで上げられることを示した．しかし，この周波数シンセサイザでは，出力周波数の分解能を細かくすると，実現可能なホッピングレートの上限が分解能に反比例して低くなるという欠点があった．本論文では，ホッピングレートを維持しつつ出力周波数分解能を細かくすることが可能なGHz帯の周波数シンセサイザを提案する．本方式では，位相比較器の出力値からその間の非整数分周比に対応する値を補間し，これを位相差としてシンセサイザの出力を収束させる．

電子情報通信学会論文誌(B)


Noninvasive Measurement of the Electrical Bioimpedance of Breast Tumors

The purpose of this study was to evaluate the possibility of differential diagnosis of tumors, such as breast cancer, by measuring the mammary electrical bioimpedance via the skin surface noninvasively and by examining the relationship between the tissue structure of the breast and electrical bioimpedance. The mammary electrical bioimpedance was measured in 24 patients with breast cancer. Taking into account the measurement results and the distribution of the mammary glands and fatty tissue, a breast model with tumors was proposed. Based on this model, the distributions of the electric potential and electric field in the tissue were theoretically analyzed by the three-dimensional finite element method. In clinical cases, the Re values of the diseased breast were significantly larger than those of the contralateral healthy breast. In theoretical analysis based on the breast model, the Re value of mammary electrical bioimpedance varied due to the structure of the breast, that is, the ratio of fatty tissue to mammary gland and the presence of mammary tumors. The results of the measurement agreed with the theoretical analyses. These results suggest that differential diagnosis of breast tumors is possible by measuring the mammary electrical bioimpedance using noninvasive electrodes on the skin.


伝送線路上の定在波を用いたロングスケールかつ高分解能アブソリュート変位センサ

伝送線路上の定在波を用いたロングスケールかつ高分解能アブソリュート変位センサ

電気的計測原理による新たな方式の変位センサ，すなわち伝送線路上のターゲットにより発生する定在波を利用しロングスケールかつ高分解能なアブソリュート型変位センサを提案した．伝送線路を駆動する発振器の周波数を可変することにより，定在波が正弦波状に変化し，この周波数がターゲットまでの変位に逆比例することを明らかにした.実験により4mで40μmの分解能が得られた.


Fast Hopping Frequency Synthesizer using Difference of Phase-errors

位相差差分を利用する高速ホッピング周波数シンセサイザ

高速周波数ホッピングスペクトル拡散(Fast Frequency Hopped-Spread Spectrum: FFH-SS)通信は耐干渉性，耐妨害性，秘話性に優れた通信方式である．これを実現するためには高速に周波数を切り替え可能なシンセサイザが不可欠である．そこで初期値提示方式を用いた高速ホッピングPLLシンセサイザを先に提案したが，高周波で位相ずれ補償等の課題があった．本論文では，上記の問題点を解決したゼロ位相差で出力周波数を変更する高速ホッピングPLLシンセサイザを提案する．これはVCOの位相ずれ誤差がなく，ホッピング周波数がリファレンス周波数の1/2とより高速に動作可能である．また，A/D変換器のビット数をD/A変換器のビット数よりも少なくできるなどの特徴がある．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers B

電子情報通信学会論文誌(B)


Fast in vivo measurements of local tissue impedances using needle electrodes

The objective of the research is to show an in vivo, fast method of measurement of local tissue bio-impedance in the beta dispersion region (0-200 kHz). A needle electrode is used for the purpose. The performances with respect to circuits, electrodes, measurement area and electrical representations are evaluated. A measurement example is shown, and the electrical representations are discussed and compared using it. The method discussed, although invasive, is considered to be useful for local tissue diagnoses concerning structures and physiological functions.

Medical and Biological Engineering and Computing


Detection of Pulse Timing and Amplitude from PPM-PAM Multiplexed Pulse by Using Linear Filter

線形フィルタを用いたPPM-PAM多重変調パルスの検出

PPM-PAM変調はパルスのタイミングと振幅を独立に変化させることができる方式であるが，このタイミングと振幅を分離する受信フィルタの特性を検討した．準最適フィルタを用いてパルス干渉の低減とエラー特性を得ることができ，PPM-PAM多重伝送が実現可能であることを明らかにした．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers A

電子情報通信学会論文誌(A)


An experimental study of conductive heating using a concentric double-electrode applicator


Electrical properties of extracted rat liver tissue


Filter Optimization for Pulse Timing Detector

パルスタイミング検出における線形フィルタの最適化

PPMのパルスタイミングフィルタはいくつか発表されているが，改善の程度が明らかでない．タイミングエラーの2乗平均の観点から比較し，有効性や実現の容易性の点等を相対的に比較している．

電子情報通信学会論文誌(A)


Response of PLL Demodulator by Two Sinusoidal Inputs

本論文では周波数ホッピングスペクトル拡散(FH-SS)通信において周波数シフトキーキング(FSK)変調された信号をPLL (Phase Locked Loop)によって復調する場合を想定し，目的局信号以外に干渉信号が受信信号に混入する状況における復調性能を調べるため，2つの正弦波が入力されたときのPLLの応答を調べた．まず，2つの正弦波が入力されたときのPLLの同期ダイアグラムを作成し，目的局のFSK変調指数を変化させたときの干渉信号による同期外れの影響を調べた．その結果，目的局のFSK変調指数を十分に小さくしたとしても許容できる目的-干渉信号比の大きさには限界があることを示した．

IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences


Fast Convergence PLL Syntesizer with Initial Phase Difference

高速周波数切換え初期値提示方式PLLシンセサイザ

周波数ホッピングスペクトル拡散通信への応用を想定し，周波数切替え時間の短いPLLシンセサイザを提案した．提案シンセサイザでは，周波数切替え時にPLLに初期値を与えることによりPLL特有の周波数収束の時間遅れを解消した．更に，周波数切替え時に発生するPLL位相ずれについても補償を行なった．結果として，周波数切替え時間を100ns以下にし，また周波数切替え頻度をPLLの基本周波数の1/3まで上げることに成功した．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers B-II

電子情報通信学会論文誌(B-II)


Application of electrical impedance analysis for diagnosis of a pulmonary mass


A study of the electrical bioimpedance of tumors

A new system of impedance measurement over a frequency range of 0 to 200 kHz was developed by a three-electrode method. In this study, the electrical impedances of various tumors were measured in vivo in 54 patients with breast disease (31 breast cancers, 13 fibroadenomas, and 10 fibrocystic diseases) and 57 patients with pulmonary disease (44 lung cancers, 5 metastatic pulmonary tumors, 4 pulmonary tuberculoses, and 4 organized pneumonias). On the basis of those impedance measurements and the equivalent circuits in vivo, we calculated the extracellular resistance (Re), intracellular fluid resistance (Ri), and cell membrane capacitance (Cm) in tissues, all of which were compared among the various diseases. It was found that Re and Ri were significantly higher in breast cancers than in benign tumors and normal breast tissues and that Cm was significantly lower in breast cancers than in other tissues. On the other hand, Re and Ri were significantly higher, and Cm was significantly lower, in normal lung tissues than in pulmonary masses. Re and Ri were significantly higher, and Cm was significantly lower, in malignant tumors than in organized pneumonias. The results showed that these parameters (Re, Ri, and Cm) exhibit significant differences among various tissues and tumors, suggesting possible applications in tumor diagnosis.


Changes in caritid blood flow and electrocardiogram in humans during and after walking on a treadmill

Blood flow velocity in the common carotid artery and the electrocardiogram were measured simultaneously by telemetry in seven male subjects during 20-min walking on a treadmill at an exercise intensity corresponding to a mean oxygen uptake of 26.0 (SD 2.9) ml.kg-1.min-1. The mean cardiac cycle was shortened from 0.814 (SD 0.103) s to 0.452 (SD 0.054) s during this exercise. Of this shortening, 73% was due to shortening of the diastolic period and 27% to shortening of the systolic period. In the relatively small shortening of the mean systolic period [from 0.377 (SD 0.043) s to 0.268 (SD 0.029) s], the isovolumetric contraction time was shortened by 56%. During exercise, the heart rate (fc) increased by 79.4% [from 74.3 (SD 9.3) beats.min-1 to 133.3 (SD 14.8) beats.min-1], and the peak blood velocity (S1) in the common carotid artery increased by 56.1% [from 0.82 (SD 0.10) m.s-1 to 1.28 (SD 0.11) m.s-1]. After exercise, the S1 decreased rapidly to the resting level. The fc decreased more slowly, still being higher than the initial resting level 5 min after exercise. The diastolic velocity wave and the end-diastolic foot decreased during exercise. The blood flow rate in the carotid artery increased transiently by 13.5% at the beginning of exercise [from 5.62 (SD 0.63) ml.s-1 to 6.38 (SD 0.85) ml.s-1] and by 26.5% at the end of the exercise period [from 5.62 (SD 0.63) ml.s-1 to 7.11 (SD 1.34) ml.s-1].(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology


TELEMETERING BLOOD FLOW VELOCITY AND ECG DURING EXERCISE

Innovation and Technology in Biology and Medicine


The Optimum Linear Filter of PPM Receiver

PPM伝送系における線形最適フィルタ

相加性雑音と信号依存性雑音の存在するPPM伝送系における受信側線形最適フィルタを扱ったもので，パルスの位置検出においてタイミングエラーの2乗を最小にするものである．PPM伝送系の最適フィルタがPAM伝送系の最適フィルタと微分器によって構成されることを明らかにした．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers A

電子情報通信学会論文誌(A)


Measurement of the electrical bio-impedance of breast tumors


New CPFSK by Minimum Time Control Theory

最短時間応答法を用いた新しい位相連続FSK

データが一つ前のタイムスロットと異なるとき大きな周波数偏移の波形を送り，復調回路を速やかに応答させ，同じなら応答済みの出力を維持するのに必要な小さな周波数偏移を伝送する．これにより符号間干渉を起こさず，復調回路の遮断周波数を低くできるのでビット誤り率が改善されることを示した．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers B

電子情報通信学会論文誌(B)


Quick-Response Phase-Shifter Using Digital Phase-Locked Loops

ディジタルPLLを用いた速応移相器

パルス周波数伝送系の積分器を用いたPLLを要素として移相器を構成したものである．移相器はVCOのノコギリ波形をレベルスライスするもので，周波数が変化しても移相量は変化しない．また応答は設定移相量に対し1周期以内の時間で，また周波数の変化に対しても同様の短い時間で整定する．

電子情報通信学会論文誌(A)


Linear digital phase-locked loops using integrators in a pulse frequency-modulation system

パルス周波数伝送系の積分器を用いた1次および2次ディジタルPLLの構成法を述べたもので，定式化も動作原理が分かりやすくなるように行い，さらに量子化が目立つような高い入力周波数でも動作できることを示した．

IEE Proceedings F, Communications, Radar and Signal Processing


Detection of Digital FSK Employing the First-Order Digital PLL Composed of the Integrator

積分器を持つ1次ディジタルPLLを用いたFSK復調

積分器を持つ1次ディジタルPLLを用いてFSK復調を行ったときの，ビット誤り率を求めている．確率密度関数はS.O.Riceの理論から導出したもので，実験結果とも良く一致している．

電子情報通信学会論文誌(B)


Time-Optimal Digital Phase-Locked Loop Using Integrators in Pulse Frequency Modulation System

最短時間ディジタルPLL

パルス周波数伝送系の積分器を用いて,入力の1周期で整定する最短の1次及び2次ディジタルPLLの構成方法を示した．周波数ステップ，位相ステップ及び周波数ランプ入力にも追随することができることを示した．

電子情報通信学会論文誌(B)


High-Order Digital Phase-Locked Loop Using Integrators in Pulse Frequency Modulation System

パルス周波数伝送系の積分器を用いた高次ディジタルPLL

パルス周波数伝送系の積分器を用いて，事実上同期範囲の制限のないディジタル方式の5種類の2次PLLを実現している．従来のアナログPLLとの比較も行っている．さらにアナログの3次PLLの欠点であった不安定な動作が無くなった3次のディジタルPLLの構成方法も示した．

電子情報通信学会論文誌(B)


First-Order Digital Phase-Locked Loop Using Integrator in Pulse Frequency Modulation System

パルス周波数伝送系の積分器を用いた1次ディジタルPLL

パルス周波数伝送系の積分器を用いて，事実上同期範囲の制限のないディジタル方式の1次PLLを実現している．動作解析の結果，一次微分方程式で表せること及び系の遮断周波数が同期範囲と独立に選べる等の特徴を明らかにした．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers A

電子情報通信学会論文誌(A)


New method for measurement of electric-field distribution on semiconductors

電界印加下での試料の電界の空間分布測定をコンピューターを用いて測定した．容量性の電界プローブ(AlとSiOにより作製)を用いて，実際に，音響電気効果により電流振動しているCdSの電界分布の測定に成功した．この方法の特徴は，正確な高電界ドメイン電界とそれ以外の領域の電界を自動的に非破壊的に測定できることである．

IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement


Sinusoidal Oscillator with Integrators in Pulse Frequency Modulation System

パルス周波数伝送系の積分器を用いた正弦波発振器

ディジタル方式のパルス周波数伝送系の積分器を提案し，これを従属に接続して正弦波発振器を構成した．解析を行い，安定なリミットサイクルが存在することおよび実験も行い安定な発振をすることをしめした．

The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers C

電子情報通信学会論文誌(C)


マイクロプログラムの手法によるアナログ計算機の演算制御

マイクロプログラムの手法によるアナログ計算機の演算制御

Bulletin of Faculty of Engineering, The University of Tokushima