「Radarの必要性と、最近の進化」
発表者プロフィール◼ 天野 義久◼ y.amano@cco.kanagawa-it.ac.jp
元は電機業界の高周波無線通信回路屋でした。

自動車業界に来たタイミングでちょうど高周波技術の結晶であるミリ波レーダが車に普及し始め、その波に乗ってミリ波レーダ技術者 （ハード・信号処理ソフト） へ転身しました。

◼ 全国100ヶ所のうち具体化した十数件を調査すると、気象（霧・雪等）的な課題が目立つ。業界トップレベルの背景 気象再現力を持つDIVP-PFを活かし、現実の十数ヶ所の気象データを入力することで、課題の定量的明確化/と、解決策提案を行う研究を、今年度進めている。

目的 ◼ その解決策の柱が、耐環境性で優るミリ波レーダ。前提として、今ミリ波レーダ界で進む画質の大幅向上動向を紹介する。

更にDIVPに参加したことが縁で、現実世界のレーダ技術者から、仮想世界の３大センサ技術者への成長を目指しています。

◼ 全国100ヶ所のうち具体化した十数件の、気象的な課題について◼ 全国100ヶ所への貢献ビジョン◼ 電機メーカ （京セラ、シャープ） にて、無線通信回路、電磁界シミュレータ、ワイヤレス給電等を開発。

経歴◼ 2013年～ 自動車部品メーカ （ユーシン） にて、ミリ波レーダを核としてADAS技術全般を研究。

◼ 2021年～ DIVPプロジェクトに参画。前任者（デンソー）から引き継ぎミリ波レーダモデル開発を担当。
◼ 2023年～ 神奈川工科大へ転職しDIVP専任に。
1骨子◼ ミリ波レーダの耐環境性について◼ ミリ波レーダの最近の画質大幅向上の動向について

Radarの必要性と、最近の進化
神奈川工科大学
特任研究員 天野Weather Forecast

AD safety Assurance

For Validation & Verification Methodology*AD : Automated driving

Agenda
本日は、昨年度に達成した内容の講演が多いですが、本講演は、今年度始めた内容の講演になります。

3

1

全国100ヶ所のうち具体化した十数件の、気象的な課題について

2

全国100ヶ所への貢献ビジョン

3

ミリ波レーダの耐環境性について

4ミリ波レーダの最近の画質大幅向上の動向について

5

まとめ

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

Agenda4

1

全国100ヶ所のうち具体化した十数件の、気象的な課題について

2

全国100ヶ所への貢献ビジョン

3

ミリ波レーダの耐環境性について

4ミリ波レーダの最近の画質大幅向上の動向について

5

まとめ

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

着実に実現しつつある、全国100ヶ所以上 の定常運行。
政策①： レベル４認可
1

福井県 永平寺町

2

東京都 羽田イノベーションシティ

3

神奈川県 相模原市 物流拠点4

宮城県 気仙沼BRT

政策②： 高速道路の 自動運転レーン
24年度

新東名 （駿河湾沼津～浜松 100km）

26年度

東北自動車道33年度

東北地方から九州地方までを結ぶ。

政策③： 一般道での 定常運行
・ 石川県 小松市
・ 福井県 永平寺町

・ 茨城県 日立市
・ 茨城県 境町
・ 千葉県 横芝光町
・ 東京都 大田区
・ 愛知県 日進市

・ 岐阜県 岐阜市
・ 三重県 多気町
・ 愛媛県 伊予市
・ 沖縄県 北谷町

23年度

13ヶ所で実現済み

24年度

全国 20ヶ所以上で実現

25年度

全国 50ヶ所以上で実現

27年度

全国100ヶ所以上で実現

出典： 国交省 「地域公共交通等における自動運転の推進」
https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/digital_gyozaikaikaku/kaigi1/kaigi1_siryou9.pdf

5・ 北海道 上士幌町
・ 新潟県 弥彦村

気象的な課題は、大きく２つ。
政策①： レベル４認可
1

福井県 永平寺町

2

東京都 羽田イノベーションシティ

3

神奈川県 相模原市 物流拠点4

宮城県 気仙沼BRT

政策②： 高速道路の 自動運転レーン
24年度

新東名 （駿河湾沼津～浜松 100km）

26年度

東北自動車道33年度

東北地方から九州地方までを結ぶ。

高速道路およびBRTでは霧が課題。

政策③： 一般道での 定常運行
・ 石川県 小松市
・ 福井県 永平寺町

・ 茨城県 日立市
・ 茨城県 境町
・ 千葉県 横芝光町
・ 東京都 大田区
・ 愛知県 日進市

・ 岐阜県 岐阜市
・ 三重県 多気町
・ 愛媛県 伊予市
・ 沖縄県 北谷町

23年度

13ヶ所で実現済み

24年度

全国 20ヶ所以上で実現

25年度

全国 50ヶ所以上で実現

27年度

全国100ヶ所以上で実現

出典： 国交省 「地域公共交通等における自動運転の推進」
https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/digital_gyozaikaikaku/kaigi1/kaigi1_siryou9.pdf

6・ 北海道 上士幌町
・ 新潟県 弥彦村

一般道では全国約1/3～1/4が降雪地帯になると予想でき、雪が課題。

高速道路 およびBRT で目立つ課題 ＝ 霧

新東名
高速道路

出典： youtube 「新東名 濃霧走行」
https://www.youtube.com/watch?v=YXs6T2hVSqE

気仙沼
BRT

東北自動車道海で発生する蒸気霧。観光資源になっている。
出典： 気仙沼観光推進機構 https://kesennuma-kanko.jp/kearashi/

出典： https://news.tv-asahi.co.jp/news_society/articles/000038687.html

7一般道のうち 全国の1/3で目立つ課題 ＝ 雪

自治体

冬季の定常運行

北海道 上士幌町

運行中

新潟県 弥彦村

検討中

石川県 小松市

検討中

福井県 永平寺町

運行しない

出典： BOLDY社（ソフトバンク社）
https://www.softbank.jp/sbnews/entry/20230313_02?page=02#02

出典： https://kamishihoro-horology.com/living/4693/

あまり課題視されていない。

積雪
上士幌町の事例から、課題発掘が可能。

・ 積雪が10cmを超えると除雪車が出動し、10cm以下に抑えられる。
降雪

8・ 車両（Navya Arma）はもともと、白線検知に頼らない設計である。
次ページの通り、こちらが最大の課題と認識されている。

霧 や 降雪 の何が問題なのか？
LiDARは、空中の霧や雪を偽点として検出してしまう。

出典 https://www.softbank.jp/sbnews/entry/20230313_02?page=02#02

自車

しかし、車体境界すれすれの偽点数個を除去し損ね、車が停止するトラブルが起きている模様。
出典： DIVP実験例 （雪）現在のトレンドでは、偽点は数学的ノイズフィルタで除去すれば良い、という考え方。
9（上図） 上士幌町で自動運転バスを運行する、BOLDLY社の課題認識。
（私の意見） 根本的に、偽点ノイズを抑えるミリ波レーダも積極検討すべき。

Agenda10

1

全国100ヶ所のうち具体化した十数件の、気象的な課題について

2

全国100ヶ所への貢献ビジョン

3

ミリ波レーダの耐環境性について

4ミリ波レーダの最近の画質大幅向上の動向について

5

まとめ

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

世界トップレベルの環境再現性を持つDIVP-PFと、気象データとの連携
全国100ヶ所の気象データ

DIVP-PF
昨年度開発した霧・雪モデル
Camera（雪）LiDAR偽点（雪）Radar偽点 （雪）Camera（霧）LiDAR偽点（霧）

今年度に一致性検証実験と調整を行う。

連携

例： 対策 （Radar） 等の効果を、定量的に明示。
例： 最悪条件や発生確率から、年間の運休率を推定。
11

気象データ収集に向けて、皆様の協力をお願い致します。
動画

本日は、昨年度に達成した内容の講演が多いですが、本講演は、今年度始めた内容の講演になります。

現在相談中の団体

・ 一般財団法人 気象業務支援センター
・ 一般財団法人 日本気象協会
・ 民間の気象情報会社 数社

これから相談予定の団体

・ NEXCO中日本
・ NEXCO東日本

何か情報をお持ちの方は御協力をお願い致します。

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第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

このようなデータを過去10年分入手するのが目標

東北自動車道気仙沼BRTのうち自動運転区間

新東名のうち自動運転区間

Agenda13

1

全国100ヶ所のうち具体化した十数件の、気象的な課題について

2

全国100ヶ所への貢献ビジョン

3

ミリ波レーダの耐環境性について

4ミリ波レーダの最近の画質大幅向上の動向について

5

まとめ

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

ミリ波レーダの波長が、LiDARより1000倍も大きいことが、霧・雨・雪では有利に働く。
出典： 日本エアロゾル学会 「Aerosolpedia」

誘電体

誘電体

左上の領域

左上のミー散乱領域

雪

雪

雨

雨

霧

霧

850nm 1550nm

77GHz帯 24GHz帯
ミリ波レーダ波長

偽点の正体 （ミー散乱による Back-scattering）
粒径
散乱の大きさは、比率と誘電率だけで決まる。
波長右下の領域
誘電体

LiDAR波長1000倍の差

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第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

（参考） ミリ波が霧にほぼ影響を受けないことは、無線通信界で確認済み。
「霧および雲によるRF信号の減衰量に関する国際電気通信連合(ITU: International Telecommunication Union) 勧告」
Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union.
Recommendation ITU-R P.840-6: Attenuation due to clouds and fog. 2013.

Matlabをお持ちの方は、「Radar Toolbox」 に組込み関数 「fogpl」 として入っており、気軽にお試し頂けます。

L = fogpl( R, freq, T, den )L

77GHz帯

霧中のミリ波減衰 ＝ 100m当たり0.04dB程度。
つまり、ミリ波レーダは霧の影響をほぼ受けない。

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第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22:信号が霧または雲の中を伝播するときの減衰R :信号のパス長
freq:信号の搬送波周波数
T :周囲温度den :霧または雲の中における液体の水の密度

Agenda16

1

全国100ヶ所のうち具体化した十数件の、気象的な課題について

2

全国100ヶ所への貢献ビジョン

3

ミリ波レーダの耐環境性について

4ミリ波レーダの最近の画質大幅向上の動向について

5

まとめ

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

2018年に登場した技術の画質例
いくら耐環境性が高くても、LiDARよりも画質が大きく劣るようでは、用途が限定される。
レーダ画質の現状はどのようなものか？
動画

この時代の技術でも既に、そこそこの画質が見え始めていた。

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第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

2022年に登場した技術の画質例
CES2022でのMobileye社講演 「CES 2022 Under the Hood An Hour with Amnon」 https://www.youtube.com/watch?v=1mXy0oi8d60&t=56s

２つの新技術によって、RadarでもLiDARと同等の点群画像を得られた。
① GHzサンプリングにより、アンテナ本数を2000本オーダへ。（※本講演の中では触れず。）② 深層学習による点群画像の再構築。
18

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

レーダでは 「アンテナ本数 ≒ 画質」。 新技術が段階的にアンテナ本数を増やしてきた。
性能（方位分解能の逆数）

現在主流のDBF法では、理論的に直線になる。

2013技術 2018技術

2018技術

1～2本

192本

新技術
MIMO

12本

新技術
マルチチップ

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

LiDAR相当の画質

2000～4000本

10000本～？

新技術① GHz帯超高速サンプリング （イスラエルの３社のみ達成。）② 深層学習による点群再構成 （３社の中でMobileyeのみ達成。）

DIVPを含む仮想空間シミュレータのレーダーモデルの現状。

19

大量のアンテナ本数を背景に4D Imaging Radar化

2022技術できるだけ新技術に遅れずモデル提供を目指して行く。

ひと昔前なら、イージス艦に載っていたような大規模回路のレーダが、普通の乗用車に載る時代へ。

アンテナ本数Agenda20

1

全国100ヶ所のうち具体化した十数件の、気象的な課題について

2

全国100ヶ所への貢献ビジョン

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ミリ波レーダの耐環境性について

4ミリ波レーダの最近の画質大幅向上の動向について

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まとめ

第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

まとめ• 全国100ヶ所が着実に実現しつつある中、課題の一つとして気象条件がある。
高速道路、BRT

霧

一般道 （全国の1/3～1/4）

雪• 波長が短いLiDARでは、偽点が大量に発生する。
上士幌町の事例を見ると、ノイズフィルタだけで偽点を全て除去できるか疑問。
波長が長いミリ波レーダも平行して検討することが望ましい。
• DIVPでは、霧・雨・雪による偽点モデルを昨年度開発した。
今年度実用化し、上記議論を定量的に行える環境提供を目指す。
• ミリ波レーダは画質でLiDARより大きく劣っていたが、新技術によってLiDARに迫る画質の報告も出てきている。
DIVPでは、レーダモデルへのこれら新技術の取り込みも目指して行く。

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第１回_DIVP技術セミナー | 2024/4/22

Thank you for your kind attention!
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