研究紹介

このページでは、研究活動の一部を紹介します。

このほかにも、Oculus Liftを用いた仮想避難シミュレータ、グラスタイプディスプレイ端末による災害疑似体験システム、仮想透過音像による運転者支援、電子ペーパーに関する研究(著書有り)を行っています。

最近の卒業研究テーマ例
安全・安心のためのシステム開発
 ○屋内高精度位置推定技術(WLAN)
 ○高精度屋内位置推定の高速化・汎用化技術の開発
 ○防災本部機能の開発(避難者支援、リアルタイム状況表示、他)
 ○VR式防災シミュレータによる体験学習システムの開発
 ○ウェアラブル端末による防災体験システム・生活安全支援システムの開発
 ○ARによる救助者支援・災害疑似体験

快適な情報環境の研究
 ○高齢者住宅における活動状況見守りシステムの開発
 ○屋内位置情報の活用によるショッピング支援・店舗支援サービスの開発
 ○眼が疲れにくい電子ペーパー端末向けアプリ開発
 ○建物内・地下街での購買支援

(画像などは研究室紹介スライドでご覧下さい(トップページから))

研究一覧

Lorentz Attractor
 この図は「ローレンツ・アトラクタ」と呼ばれ、気象学者ローレンツが気象の簡単な数理モデルを研究する中で発見したカオスの例です。
 特徴:

 ・軌跡は永遠に交わらないのに、全体は、ある範囲の構造を示す。
 ・初期値が少しで異なると、まったく異なる軌道を描く。
 ・ある位置から突然,別の曲面に移動することがある。

 何かを暗示するようでいて美しい画像をアニメーションでご覧下さい。

 
変分問題の離散モデルによる解法

 変分問題とは、最適な関数の形を決定する問題です。一般の関数の極値問題では、関数の値が最大となるような変数の値を求めます。これに対して変分問題では、エネルギーや時間、面積などが最大/最小となるような、関数の形を求めようとする問題です。この問題は、従来の微分積分学の範囲では解を求めることができないために、「変分学」という新しい学問分野が拓かれました。

 しかし、ここで紹介するのは、当研究室で独自に考案した数値解法で、区分関数近似という手法で関数を近似することで、ディジタルコンピュータの能力・特性を最大限活用して解を求めた例です。

 最初の例は、等周問題ともいわれ、同じ長さのひもで最大の面積を囲むような曲線を求める問題です。正解は真円です。数値計算によって徐々に真円に近づく様子を、アニメーションでご覧下さい。


 

 次の例は、「最速降下線問題」です。重力のみによって、A地点からB地点までに最短時間でたどり着くような滑らかな曲線を求める問題です。正解はサイクロイド曲線です。以下の例では、区間を40分割して、曲線の近似としています。最適解(サイクロイド曲線)に近づく様子をご覧下さい。

 この手法を用いれば、、空気抵抗や摩擦がある場合のように、現実的な条件下であっても解を求めることが可能です。

 

論文:横井、数式処理システムと数値計算手法の併用による最速降下線問題および拡張問題の考察, 第29回日本シミュレーション学会大会、2010年6月.

 

高均一磁界の設計手法

 この研究は、MRI用の高均一磁界の設計研究で開発したプログラムを、教育用に改編し、GUIや条件数の算出などの機能を付加したものです。2次元の無限に広がる一様な媒質中での均一磁界設計を可能としています(研究論文では、周囲に鉄が存在するなかでの高均一磁界設計手法を報告しています)。

 様々な条件設定をして、計算機実験(シミュレーション)を行う中で、マトリクスの性質に関する理解を深めることを目的にしています。

 斜めの均一磁界の設計など、ヘルムホルツコイルではできない不思議な均一磁界設計の様子をご覧下さい。



論文1:A. Ishiyama; T. Yokoi; S. Takamori; T. Onuki, “Optimal design of superconducting magnets for whole-body NMR imaging”, IEEE Transactions on Magnetics, volume: 23, number: 2, Pages: 603–606, 1987.

論文2:Toshiaki Yokoi, Development of a Training Software for Learning Matrix Characteristics with Uniform Magnetic Field Design Problem, the 19th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS 2016),DS6G-3-3, pp.1-4, Nov. 2016.


高速リニア誘導モーターの高推力化設計

 この研究は、HSST方式の高速リニア誘導モーターの励磁電流の最適化結果を可視化したものです。新たに開発した固有値分析法(EVA:EigenValue Analysis Method)によって、時速300キロメートルの状況でも推力を発生できる設計が可能なことを示しています。このEVA法を用いれば、高速モータだけでなく、低速リニアモータ(地下鉄などで利用)や回転型モータにおいて、さらに性能向上を図ることができる可能性があります。

 

 

論文: 横井、松山、海老原、 電磁力の固有値分析手法に基づく高速リニア誘導機の特性改善の可能性について、電気学会論文誌D、112巻、12号, 1992.