長・中波帯電波ハーベストによる脳型AI活用土砂災害予知システムに関する研究

本研究の目的は、土中に埋めたアンテナで電波時計運用に配信されている周波数40kHz・60kHzの標準電波や周波数500～1600kHzのAMラジオ放送波など、土中のような損失性媒質中を比較的深部まで伝搬できる長・中波帯電波を受信(ハーベスト)し、その受信情報から土壌の含水率を推定、含水率増加に伴う土砂崩れが予知可能なシステムを提供することにある。2022度はまず含水土壌上における中波電波伝搬特性に関して理論的に解析し、自由空間から含水土壌を見た表面インピーダンスの解析結果より、中波電波伝搬損失は土壌含水量が多くなるほど減少することを明らかにし、これまで1年かけてAMラジオ波の受信電界、周囲温度、湿度、降雨量を30分ごとに計測し、「土壌含水率とラジオ波受信電界強度に強い相関がある」という実験的結果を理論的にも明らかにする。次に土中に埋めたコイルアンテナのQ値や非含水時のコイル自己共振周波数の設定手法を工夫することで、土壌含水量計測に適したコイルが設計できることを見出しす。またこのコイルと同等な動作をするダイキャスト加工作成超薄型平面コイルも設計試作し、本センサの低価格化に努める。さらに自己組織化マップによる脳型AIを用いた土壌含水率推定を念頭に、まずはこれまでのデータを精査し、統計的に土砂災害危険度を予知するアルゴリズムを構築、AMラジオ波受信電力から、その際の土壌含水率推定を可能とする。

本研究の目的は、土中に埋めたアンテナで電波時計運用に配信されている周波数40kHz・60kHzの標準電波や周波数500～1600kHzのAMラジオ放送波など、土中のような損失性媒質中を比較的深部まで伝搬できる長・中波帯電波を受信(ハーベスト)し、その受信情報から土壌の含水率を推定、含水率増加に伴う土砂崩れが予知可能なシステムを提供することにある。2022度はまず含水土壌上における中波電波伝搬特性に関して理論的に解析し、自由空間から含水土壌を見た表面インピーダンスの解析結果より、中波電波伝搬損失は土壌含水量が多くなるほど減少することを明らかにし、これまで1年かけてAMラジオ波の受信電界、周囲温度、湿度、降雨量を30分ごとに計測し、「土壌含水率とラジオ波受信電界強度に強い相関がある」という実験的結果を理論的にも明らかにする。次に土中に埋めたコイルアンテナのQ値や非含水時のコイル自己共振周波数の設定手法を工夫することで、土壌含水量計測に適したコイルが設計できることを見出しす。またこのコイルと同等な動作をするダイキャスト加工作成超薄型平面コイルも設計試作し、本センサの低価格化に努める。さらに自己組織化マップによる脳型AIを用いた土壌含水率推定を念頭に、まずはこれまでのデータを精査し、統計的に土砂災害危険度を予知するアルゴリズムを構築、AMラジオ波受信電力から、その際の土壌含水率推定を可能とする。