水中でも太陽光の影響を受けにくい高速通信実現のための残像式可視光送信機の開発

开发残像型可见光发射机，实现即使在水下也不易受太阳光影响的高速通信

• 批准号: 21K11948
• 负责人: 荒井 伸太郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Okayama University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11948/
• 关键词: 可視光通信; LED; イメージセンサ; 回転; 残像; 水中可視光通信

日本の領海にある海洋資源の探索に，可視光通信技術を搭載した小型無人水中機（ROV）の利用が注目されている．しかし，海上に降り注ぐ太陽光の影響で通信が阻害され，データ収集が円滑に行えない問題がある．本研究では，ROVのスラスターに着目した残像式可視光送信機を開発する．スラスターに複数のLEDを取り付け，それらを点滅させながら高速回転させる．受信機に用いるカメラには，LEDの高速点滅が残像として写るため，一枚の画像で捉えられるLED数を見かけ上増やすことで，通信速度が向上する．カメラは送信機とそれ以外を画像上で分離できることから，水中での高速光無線通信が太陽光の影響下でも実現できると期待する．令和4年度は、前年度に開発したスラスター型残像式LED送信機とイメージセンサを用いた可視光通信実験を行い、データ復調の性能を評価した。本送信機はLEDの設置位置によって回転半径が異なるため、設置位置によって受信機が撮影した画像上のLEDの写り方が異なる。具体的には、回転の中心軸に近いほど、回転によるLEDの移動量が短いため、LED光の干渉が起こりやすい。そこで、通信実験ではLEDが点滅する回転角度をその設置位置毎に変えて復調性能を評価し、LEDの設置位置毎に必要な点滅回転角度を調査した。さらに、前年度整えた水中可視光通信実験環境で、LEDとイメージセンサを用いた簡易的な水中可視光通信実験も行った。本研究課題の成果の一部として、令和4年度は学術論文として1本（IEICE ComEX）発表した。さらに、国際会議で1件、国内研究会で6件の研究発表を行った。特に、2022年11月に開催された電子情報通信学会 スマート無線研究会では、本研究課題の一部を展示し、その高い技術力が評価され、「技術特別賞」を受賞した。

The exploration of marine resources in Japan, the use of visible optical communication technology to carry small unmanned underwater vehicles (ROV), has attracted attention. The sun's influence on communications at sea blocks communication, and the sun's influence on communications is limited. In this study, ROV's optical system was developed. A number of LED's were selected for the first time, and the LED's were turned off for the second time. The number of LEDs in the receiver is increased, and the communication speed is increased. High speed optical wireless communication under the influence of sunlight is expected. In the fourth year of this year, the performance of the residual image LED transmitter was evaluated. This transmitter has different radius of return for LED, and different writing for LED on image for receiver. The specific axis of the LED is close to the center axis, and the LED light is moved from the center axis. For example, if the LED is turned off, the setting position of the LED will be adjusted to evaluate the multi-modulation performance. If the LED is turned off, the setting position of the LED will be adjusted to adjust the necessary turning angle. In recent years, the whole underwater visual communication system has been developed. The results of this research project are presented in part one (IEICE ComEX), part two (IEICE ComEX) and part three (IEICE ComEX). One international conference and six domestic research conferences were held today. In November 2022, the Electronic Information and Communication Society held a seminar to demonstrate the high technical strength of this research project and received a special award.

项目成果

［技術展示］回転式LED送信機とカメラを用いた可視光通信実験の実演

【技术展示】使用旋转LED发射器和摄像头的可见光通信实验演示

• 发表时间: 2022
• 作者: 荒井伸太郎;岩木貴寛;美藤祥文;尺田一輝;唐 正強;圓道知博
• 通讯作者: 圓道知博

LED設置位置の異なるプロペラ型回転式LED送信機を用いたイメージセンサ通信の性能評価

使用不同 LED 安装位置的螺旋桨式旋转 LED 发射器进行图像传感器通信的性能评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 尺田一輝;唐 正強;荒井伸太郎
• 通讯作者: 荒井伸太郎

A Study on Detection of Rotary LED Transmitter for Image Sensor Communication

• DOI: 10.1587/comex.2022xbl0042
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE Communications Express
• 影响因子: 0.3
• 作者: Akinori Nakayama;Shintaro Arai;Zhengqiang Tang;Di He;T. Yendo

Communication System Laboratory

通信系统实验室

LED設置位置を変化させたプロペラ型回転式LED送信機によるイメージセンサ通信の通信性能の一検討

使用不同LED安装位置的螺旋桨式旋转LED发射器进行图像传感器通信的通信性能研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 尺田一輝;荒井伸太郎
• 通讯作者: 荒井伸太郎