平成１９年度 JST シーズ発掘試験対地、対物速度測定用マイクロ波レーダの開発十勝産業振興センター研究員田村知久 2. 研究テーマの概要目的：農業機械に適用可能な、低コストかつ精度の高い速度センサの開発用途例：作業速度の変動に応じて農薬の散布量を自動制御するスプレーヤなど解決すべき課題：霧や雨、埃、汚れ等地面の凹凸に起因する・車両姿勢の変化・測定点の変化農作物等複数の反射物体の存在 3. 十勝における研究実施の必要性 ① 大規模な畑作地帯であり、安心・安全な農作物の生産は、地域産業（農業）振興のための重要課題である・例えば、スプレーヤへの適用で、農薬散布量の低減、散布密度の均一化を実現する事ができる ② 地場産業である、農業機械の高度化に貢献できる・十勝には農業機械メーカが数多く存在している ③ 新たな業種の地場産業を創出できる可能性がある・電子部品のアッセンブリメーカという、十勝（北海道）では未発達の業種を十勝にも創りたい 4. 何故マイクロ波レーダなのか ① 地面に非接触で速度測定ができる・車輪がスリップしても正しい速度が計測できる ② 耐環境性能が優れているセンサ可視光カメラレーザレーダミリ波レーダ（マイクロ波レーダ）項目耐環境性コスト昼・夜 × ○ ○ 雨・雪 △ △ ○ 霧 × × ○ ○ ○ △ （出典）山崎弘郎：自動車センシング技術の現状と将来, 自動車技術, Vol.61, No.2, p4-9(2007) ③ マイクロ波部品の低価格化が進んでいる 5. マイクロ波ドップラレーダの測定原理 fd × c Vr = 2× f 0 Vr: 相対速度[m/s] fd：ドップラ周波数[Hz] c：電波の伝播速度[m/s] f0：送信周波数[Hz] （参考）音波のドップラシフト 6. 試作品の構成 7. 回路構成 DC8 ～ 16V 電源回路 IF 信号アンプフィルタ 2ch ADC CPU CAN I/F LED 駆動回路 CAN バスに接続 8. ソフトウェア処理の概要周波数解析結果 6000 4000 2000 0 -2000 -4000 -6000 パワー[arb.] A/D変換値[bit] 時間領域波形 0 50 100 150 時間[arb.] 200 250 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 0 20 40 60 80 周波数[Hz] 100 120 9. 圃場でのデータ収集 3 速度[km/h] 速度[km/h] 4 2 1 0 43 44 45 46 時間[sec.] 47 48 12 10 8 6 4 2 0 6 7 8 9 時間[sec.] 10 11 10. 試作品開発作業の概要・基礎データの収集・電子回路設計、評価、試作・組込みソフト開発、テスト・評価用治具設計、製作 11. 今後の予定 ① 基礎データの収集（調査を含む）アンテナ指向特性、地面等の反射特性、雨霧の減衰特性等 ② フィールドデータの収集速度演算に影響を及ぼす波形の収集、対策の検討 ③ 速度測定用レーダの量産化に向けた活動センサ（アッセンブリ）メーカとの共同開発システム（ユーザ）メーカとの共同試験研究市場調査、評価用サンプルの提供 ④ 距離測定用レーダの技術開発２周波CWレーダ、FM-CWレーダの技術開発 12. 応用製品への展開検討【速度測定用レーダ】・ブームスプレーヤ（走行速度に応じて散布量を制御）・構内作業車両の速度監視装置（安全作業の徹底）【距離測定用レーダ】・作業車両、生産設備による人身事故の予防装置（除雪車、農業機械、重機、シュレッダ装置、プレス装置等）・自動追尾機能を搭載し、無人隊列走行が可能な農業機械（各種作業機、運搬車等）・車載用レーダ装置（プリクラッシュ、車両周囲の障害物、後方接近車両検出） Special Thanks ! * 圃場データ収集の機会を与えて頂いた、東洋農機株式会社さま * マイクロ波レーダ開発の機会を与えて頂いた、科学技術振興機構さま－ご協力、ご支援に、深謝致します。ありがとうございました。－