Sensing & Communication Foundation

センシング・通信基盤

次世代の通信基盤、人・環境・モノのセンシングおよびその統合技術

Beyond 5G／6G時代に向けて，通信とセンシングの境界を超えた統合的な無線技術基盤の研究に取り組んでいます．従来の通信インフラにとどまらず，Wi-Fi CSI（Channel State Information）やBackscatter，BLE（Bluetooth Low Energy）測距といった電波特性を活用した環境・人体センシング技術や，ISAC（Integrated Sensing and Communication）による通信とレーダーの融合など，多様なモダリティを横断するマルチモーダルセンシングの実現を目指しています．

また，IoTデバイスの持続的な運用を支える環境発電（エナジーハーベスティング）技術や，広域・低消費電力通信を実現するLoRaなどのLPWAN技術，電磁界シミュレーションによるアンテナ設計・電波伝搬解析にも取り組んでいます．これらの基盤技術は，スマートシティ，防災，農業，ヘルスケアなど，本研究室が取り組む多様な応用領域を横断的に支えています．

Keywords

Wi-Fi CSIBackscatterBLE測距ISAC環境発電LoRa電磁界シミュレーションマルチモーダルセンシング無線通信

端末（スマホ、ウェアラブル）での低消費電力AI、近傍でのリアルタイム処理、オフロード技術

スマートフォンやウェアラブルデバイスなどの端末上での軽量AI推論（オンデバイスAI），ネットワークエッジでのリアルタイム処理（エッジAI），そしてクラウドへのオフロードを適応的に組み合わせるコンピューティング基盤の研究を行っています．特に，LiDARやカメラから得られる3次元点群データのリアルタイム処理，セマンティック通信による効率的な情報伝達，AR／VR／XRを支える空間コンピューティング技術に注力しています．

ウェアラブルセンシングでは，加速度・ジャイロ・心拍・温度など多種多様なセンサデータから人の行動や生体状態を認識する技術を開発しています．限られた計算資源・バッテリ制約のもとで高精度な推論を実現するために，モデル圧縮や知識蒸留，適応的な処理分割などの技術を組み合わせ，エッジデバイス上での実用的なAIシステムの構築を目指しています．

Keywords

3次元点群処理エッジAIウェアラブルセンシングセマンティック通信LiDARAR/VR/XRオンデバイスAIエッジデバイスFPGA

小型LiDARセンサを用いた3次元点群の軽量なオブジェクト検出

Best Demo Award

Hamada Rizk, Yuma Okochi, Hirozumi Yamaguchi

Proceedings of the 28th Annual International Conference on Mobile Computing And Networking (MobiCom '22) POSTER/DEMO, pp.756 - 757

DOI 10.1145/3495243.3558744

3次元点群オブジェクト検出 +2

スマートグラスの可視領域情報を用いた不連続動画上の人物追跡

Best Short Paper Award

Naoya Takahashi, Tatsuya Amano, Hirozumi Yamaguchi

2023 19th International Conference on Intelligent Environments (IE), Uniciti, Mauritius, 2023, pp. 1-4

DOI 10.1109/IE57519.2023.10179092

ARPerson Re-ID +1

Wi-Fi CSI による屋内ドローンのプロペラ回転数推定手法

Yuta Takao, Viktor Erdelyi, Kazuya Ohara, Yasue Kishino, Anh-Van Ho, Akira Uchiyama

The 21th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob 2025)

WiFi CSIドローン

Metasurface-enabled multifunctional single-frequency sensors without external power

Masaya Tashiro, Kosuke Ide, Kosei Asano, Satoshi Ishii, Yuta Sugiura, Akira Uchiyama, Hiroki Wakatsuchi

NPG Asia Materials, Vol. 16, Article Number 55, 2024.

DOI 10.1038/s41427-024-00574-4

サーモグラフィを用いた顔の部位別表面温度に基づく深部体温推定法の検討

平野華織, 工藤寛樹, 内山彰, 桑野聡, 千田泰史, 丸谷賢弘, 長谷川凌佑, 横山光樹, 中田研

マルチメディア,分散,協調とモバイル (DICOMO2024) シンポジウム論文集 , 2024年6月,pp. 1297-1303

深部体温推定サーモグラフィ +3

Architecture, Performance, and Usability of Mobile Cellular Network Monitoring Applications for Data-Driven Analysis

Srikant Manas Kala; Malvika Mishra; Amogh Biju; Vanlin Sathya; Tatsuya Amano; Teruo Higashino; Hirozumi Yamaguchi; Bheemarjuna Reddy Tamma

IEEE Access, vol. 12, pp. 88426-88444, 2024,

DOI 10.1109/ACCESS.2024.3412752

Cellular Operator Data Meets Counterfactual Machine Learning

Srikant Manas Kala; Malvika Mishra; Vanlin Sathya; Tatsuya Amano; Monisha Ghosh; Teruo Higashino; Hirozumi Yamaguchi

IEEE Access, vol. 12, pp. 64633-64653, 2024

DOI 10.1109/ACCESS.2024.3394312

Backscatterタグを用いたMUSIC法による到来角推定の性能評価

Yudai Yamaguchi, Viktor Erdelyi, Akira Uchiyama, Teruo Higashino

1st International Workshop on Pervasive Wireless Sensing and Edge Computing (WiSense 2024)

DOI 10.1109/PerComWorkshops59983.2024.10503126

BackscatterWi-Fi

三次元点群に基づく転倒検知

Shota Yamada, Hamada Rizk, Tatsuya Amano, Hirozumi Yamaguchi

EAI MobiQuitous 2023 - 20th EAI International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Computing, Networking and Services

DOI 10.1007/978-3-031-63992-0_19

転倒検出プライバシー保護 +1

小型深度センサを用いた三次元点群に基づく人物識別手法

Shota Yamada, Hamada Rizk, Tatsuya Amano, Hirozumi Yamaguchi

EAI MobiQuitous 2023 - 20th EAI International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Computing, Networking and Services

DOI 10.1007/978-3-031-63992-0_19

人物識別３次元点群 +1

太陽電池を用いたエナジーフリーセンシングと状況認識の研究

Kaede Shintani, Hamada Rizk and Hirozumi Yamaguchi

The 21st International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom 2023) Demo

歩数推定位置推定 +2

BackscatterによるWi-Fi CSI行動認識

Viktor Erdelyi, Kazuki Miyao, Akira Uchiyama, Tomoki Murakami

The 21st International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom 2023) WiP

Backscatter行動認識 +3

Metasurface-inspired maintenance-free Internet of things tags characterised in both frequency and time domains

Masaya Tashiro, Ashif Aminulloh Fathnan, Yuta Sugiura, Akira Uchiyama, Hiroki Wakatsuchi

Electronics Letters Vol. 58, No. 25, pp.937-939, 2022.

DOI 10.1049/ell2.12676

Object Recognition from 3D Point Cloud on Resource-Constrained Edge Device

Yuma Okochi, Hamada Rizk, Tatsuya Amano and Hirozumi Yamaguchi

The 18th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob 2022)

DOI 10.1109/WiMob55322.2022.9941552

スマートウォッチによる顔接触行動のリアルタイム検出

Hamada Rizk, Tatsuya Amano, Hirozumi Yamaguchi, Moustafa Youssef

IEEE Sensors Journal, vol. 22, no. 13, pp. 13125-13135, 1 July1, 2022, doi: 10.1109/JSEN.2022.3176291.

行動認識スマートウォッチ +1

深層学習を利用した三次元点群データに基づく着座姿勢推定

Hikaru Katayama, Teruhiro Mizumoto, Hamada Rizk and Hirozumi Yamaguchi

Proceedings of the 2022 IEEE Intertnational Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events: Demos, pp.121-124

着座姿勢物体認識 +2

Wi-Fiセンシングのための正弦波フレームを用いたBackscatterタグ検出法

Wi-FiセンシングBackscatter

Operator Data Driven Cell-Selection in LTE-LAA Coexistence Networks

Srikant Manas Kala, Vanlin Sathya, Eitaro Yamatsuta, Hirozumi Yamaguchi, Teruo Higashino

International Conference on Distributed Computing and Networking 2021 (ICDCN 2021)

DOI 10.1145/3427796.3427818

LTE-LAAcell-selection

洗面行動のモニタリングによる疲労回復度推定

疲労回復度推定スマート歯ブラシ

腕装着デバイスによるランニング中の心拍数測定値の信頼性推定

Masayuki Hayashi, Hiroki Yoshikawa, Akira Uchiyama, Teruo Higashino

Proceedings of the 8th EAI International Conference on Wireless Mobile Communication and Healthcare, November 2019

心拍数信頼性 +2

LSTMを用いた電波反射パターンに基づく導電性タグ識別

対象識別Wi-Fiイメージング +2

ウェアラブルセンサを用いたスマートフォン装着型サーモグラフィ補正手法

Hiroki Yoshikawa, Akira Uchiyama and Teruo Higashino

Sensors, vol. 19, issue. 18, pp. 3826, September 2019

サーモグラフィスマートフォン +3

スマートシティ・ビルディング

人流デジタルツイン、都市デジタルツイン、スマートビルディング、スマートホームを通じて、包括的なWell-beingと持続可能な都市環境の実現を目指します。

スマートモビリティ・交通

交通デジタルツインや都市デジタルツインを含むデータ駆動型アプローチにより、人とモノの移動を安全・快適・効率的に最適化する技術を研究します。

防災・減災・耐災害

レジリエントな社会構築に向けて，防災・減災に繋がる情報通信技術や災害時の効率的な状況認識・情報共有システムの研究に取り組み，社会的公正と誰一人取り残さない防災の実現を目指します．

スマート農業・一次産業

農業や一次産業の現場にデジタルツイン・IoT・AIを導入し，圃場環境の可視化や作物の生育予測，作業の効率化を実現するスマート農業技術の研究に取り組んでいます．

宇宙・衛星技術

複数の小型衛星が連携して動作する分散型衛星システムの制御アルゴリズムや，効率的な衛星間通信プロトコル，フライトフォーメーション技術の開発に取り組んでいます．

知的環境・無線センシング

物理的な環境そのものが「知性」を持ち，人間のニーズや行動を察知して反応する知的環境の実現を目指しています．無線・電波を使った人のセンシングやプライバシーに配慮した3次元の遠隔空間共有システムなどを研究・開発しています