貫通障害物人検知用FPGAスキームを用いたIR-UWBパルス生成技術

IR-UWB Pulse Generation Using FPGA Scheme for through Obstacle Human Detection.

• Lalida Tantiparimongkol
• Pattarapong Phasukkit

抄録

本研究では、インパルス・ラジオ・ウルトラワイドバンド(IR-UWB)パルスを生成するためのFPGA(Field Programmable Gate Array)を提案する。このFPGA方式は、デジタルクロックマネージャ、4つのディレイパス構成要素、エッジコンバイナの3つの部分から構成される。IR-UWBレーダシステムは、地震発生時に瓦礫の下で呼吸をしている被験者を検出し、その距離推定に基づいて被験者の位置を特定することを目的としています。提案したIR-UWBレーダシステムは，地震時に瓦礫の下に臥位で横たわっている被験者を対象に実験を行った．その結果、IR-UWBレーダシステムは、パルス幅2.073GHz(1.797の分数帯域)で540psのパルス持続時間を達成した。また、IR-UWB技術は、瓦礫の下にいる人間を呼吸から検出し、範囲推定により人間の位置を特定することができます。本研究の新規性は、FPGAを用いて2.073GHz（117MHz-2.19GHz）の帯域幅を持つIR-UWBパルスを実現したことにあり、障害物の貫通検知だけでなく、幅広い応用が可能となります。

This research proposes a scheme of field programmable gate array (FPGA) to generate an impulse-radio ultra-wideband (IR-UWB) pulse. The FPGA scheme consists of three parts: digital clock manager, four-delay-paths stratagem, and edge combiner. The IR-UWB radar system is designed to detect human subjects from their respiration underneath the rubble in the aftermath of an earthquake and to locate the human subjects based on range estimation. The proposed IR-UWB radar system is experimented with human subjects lying underneath layers of stacked clay bricks in supine and prone position. The results reveal that the IR-UWB radar system achieves a pulse duration of 540 ps with a bandwidth of 2.073 GHz (fractional bandwidth of 1.797). In addition, the IR-UWB technology can detect human subjects underneath the rubble from respiration and identify the location of human subjects by range estimation. The novelty of this research lies in the use of the FPGA scheme to achieve an IR-UWB pulse with a 2.073 GHz (117 MHz-2.19 GHz) bandwidth, thereby rendering the technology suitable for a wide range of applications, in addition to through-obstacle detection.