これで使える3D LiDAR技術 基本から自動運転・セキュリティ・宇宙探査まで(設計技術シリーズ<145>) [単行本]

これで使える3D LiDAR技術 基本から自動運転・セキュリティ・宇宙探査まで(設計技術シリーズ<145>) の 商品概要

• 目次

  目次
  
  
  
  はじめに
  
  
  
  1 章 LiDARの基礎
  
  
  1 測定方式
  
  
  2 LiDAR 方程式
  
  コラム ① 150 m の見えないドーム
  
  
  3 信号対雑音比（ SNR）
  
  コラム ② 事象は全て確率的に起こるもの
  
  
  4 測定精度
  
  
  5 安全への配慮
  
  
  
  2 章 レーザと受信機
  
  2. 1 LiDAR の要素技術
  
  2. 2 レーザ
  
  2. 3 受信センサ
  
  2. 4 受信回路
  
  2. 5 測距ゲート
  
  2. 6 校正
  
  コラム ③ はじまりはトイレの前だった─ MMX 搭載LIDAR 用I C 開発 ─
  
  
  
  3 章 3D LiDARの仕組み
  
  3. 1 メカスキャン型LiDAR
  
  3. 2 メカレス（ハイブリッド）スキャン型 LiDAR
  
  3. 3 ノンスキャン（フラッシュ）型 LiDAR
  
  3. 4 SoC（ System on Chip）
  
  コラム ④ 見えた！「 はやぶさ２」からの光─ 600 万km 深宇宙レーザレンジング実験 ─
  
  4 章 3D LiDARの実際
  
  4. 1 自動運転 / ADAS および産業用LiDAR 概観
  
  4. 2 メカスキャン型LiDAR
  
  4. 3 メカレス（ハイブリッド）スキャン型LiDAR
  
  4. 4 ノンスキャン（フラッシュ）型LiDAR
  
  コラム ⑤ 完全自動運転の未来も近い？
  
  
  
  5 章 宇宙機搭載 LiDAR
  
  5. 1 宇宙機搭載LiDAR 概観
  
  5. 2 宇宙機特有の環境条件
  
  コラム ⑥ 冷やすとレーザが出なくなる!
  
  5. 3 火星衛星探査機MMX 搭載LIDAR
  
  5. 4 小型月着陸実証機SLIM 搭載LRF
  
  コラム ⑦ ヘリのオートロ ─SLIM 着陸レーダ開発─
  
  5. 5 新型宇宙ステーション補給機（HTV-X）搭載ランデブ・サブセンサ
  
  コラム ⑧ アライメント測定中につき静粛に!
  
  
  
  6 章 LiDARの点群処理と利用
  
  6. 1 点群処理の発展
  
  6. 2 点群データの処理
  
  コラム ⑨ フィールド実験の大切さ
  
  6. 3 機械学習による点群データの環境ラベリング
  
  6. 4 点群処理のまとめ
  
  
  
  7 章 LiDARセキュリティ
  
  7. 1 センサ幻惑攻撃とその脅威
  
  コラム ⑩ センサ幻惑攻撃の実車攻撃は可能か？
  
  7. 2 LiDAR センサ幻惑攻撃の原理
  
  7. 3 LiDAR センサが持つ干渉回避機能のセキュリティ防御特性
  
  
  
  8 章 新しい技術
  
  8. 1 ウェハレベルLD 励起固体面発光レーザ
  
  8. 2 小型集積レーザ
  
  8. 3 フォトニック結晶
  
  コラム ⑪ フォトニック結晶レーザへの期待
  
  8. 4 デジタルコヒーレントLiDAR
  
  8. 5 光集積回路
  
  
  
  おわりに
  
  
  索引
  
  
  著者紹介

• 出版社からのコメント

  3D LiDARの構造の基本から最新技術まで、これでわかる！

• 内容紹介

  はじめに　 ※一部抜粋
  
  
  LiDAR は大きな市場を持つ自動車産業に直結している分野であるため、新興を含む国内外の多くのメーカが開発にしのぎを削り、最新であったはずの技術も瞬く間に古びて行く。同時にメーカによる技術の囲い込みが激しくなり、外部からは技術が見えない形で新製品・新技術が次々に市場に投入されている。市販品として比較的簡単に入手できるようになり、その有用性から多様な分野に適用されつつある。身近になり、「LiDAR の中」を知らなくても利用できるし、購入品を組み合わせるとある程度動作するLiDAR ができる、製品としては積極的に「知らなくても使えます」と売り込むだろう。しかし、何らかの問題が発生した際に、「LiDAR の中」がどのようになっているか知らなければ、対策を考えることもできず手の施しようがなくなる。
  
  
  LiDAR は他のセンサと同様に、使用目的に合わせて作り込むことが基本のセンサで、その構成技術はレーザ、光学系、検出器、電子回路、信号処理と幅広い分野に渡っている。インターネットでの検索、あるいはAI（Artificial Intelligence）への質問でかなりの知識が手に入る昨今ではあるが、「LiDAR の中」を理解しようとしたときに、幅広い技術分野の壁にボルダー（手がかり）なしで挑むのはかなり厳しいだろう。
  
  
  本書は、LiDAR が広く利用されることを前提に、最新の技術とその動向を紹介するとともに、LiDAR の基礎および要素技術、点群処理の基礎部分、そして、最近新しい分野として注目されているLiDARセキュリティについて深入りを避けながら説明することで、「LiDAR の中」あるいは「使い方」を理解するための手がかりを提供している。要素技術については、部分的に読んでいただいても理解できるように、LiDAR の基礎と章を分けている。また、「LiDAR の中」を理解いただくために、通常はユーザの目には触れない生の測定データの処理について、実験レベルではあるが思い切って出すことにした。先に述べたようにLiDAR は使用目的に合わせた最適化が必要であり、本書で紹介する実験結果が全てのケースに当てはまるものではないことをご理解いただきたい。LiDAR やその要素技術について深く知りたい読者は、本書を手がかりにそれぞれの分野の専門書を読んでいただけるように、本文内でできるだけ引用して紹介するように努めた。これからLiDAR を学ぼうとされる方々や利用される方々にとって、本書の一部でもお役に立てれば著者一同の幸いです。
  
  
  
  著者を代表して
  
  水野貴秀

• 著者について

  水野 貴秀 (ミズノ タカヒデ)
  宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 教授
  
  1964年、岡山生まれ。1993年、横浜国立大学大学院工学研究科修了、博士（工学）。
  
  測量士、第一級陸上無線技術士。
  
  宇宙機搭載用の測距システムを専門としている。小惑星探査機「はやぶさ」、「はやぶさ2」搭載の航法・科学観測用LIDARの開発を担当し、小惑星着陸とサンプル採取の成功に貢献した他、小型月着陸実証機SLIMの着陸レーダの開発を主導し、世界初のピンポイント着陸の成功に貢献した。
  
  近年は誘導航法用のFlash LIDARに関する研究開発に取り組み、新型宇宙ステーション補給機HTV-Xに搭載されるランデブ・サブ・センサの検出器を開発した。
  
  好きなアーティストはあいみょん。
  
  嶋地 直広 (シマヂ ナオヒロ)
  1983年 北陽電機（株）入社。光電スイッチ、フォトICの開発に従事。
  
  1995年 光ファイバ式光電センサ開発プロジェクトリーダー。
  
  2000年 空間光データ伝送装置、半導体製造装置インターロックテスタの開発に従事。
  
  2003～2005年 経産省中小機構の戦略的基盤技術力強化事業にて“移動ロボットの環境認識用レンジセンサシステムの開発”プロジェクトサブリーダー。
  
  2005年 人数カウントシステムの開発に従事。
  
  2006年 日本ロボット学会実用化技術賞受賞。
  
  2012年 3次元測域センサの開発に従事。
  
  2015～2016年 日本ロボット学会事業計画委員。
  
  2016～2017年 日本ロボット学会理事。
  
  2018年～現在 レーザー学会ロボットフォトニクス専門委員会副主査。
  
  2021年～現在 移動ロボットの自己位置推定センサの開発を推進。
  
  応用物理学会、レーザー学会、日本ロボット学会、日本鉄道施設協会 各正会員。
  
  熊谷 央一 (クマガイ オウイチ)
  2002年 日本電気株式会社（NEC）入社。家庭用ゲーム機向けカスタムGPUのDRAM混載LSI設計を担当し、グラフィックスエンジンの性能向上に貢献。
  
  2007年 ソニー株式会社（現・ソニーグループ株式会社、SGC）に入社し、世界初の裏面照射型CMOSイメージセンサーの商品化に従事、2011年にIISSからWalter Kosonocky Awardを受賞。
  
  2016年よりSGC傘下の半導体事業会社であるソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社にて、車載LiDAR向け積層型SPAD距離センサーの技術開発、商品企画、事業化に従事。
  
  この技術は、半導体集積回路の国際学会ISSCC 2021で論文が採択され、2020年ソニーグループにおけるエンジニア個人に与えられる最も価値の高い賞であるSony Outstanding Engineer Awardを受賞。
  
  IEEE、IEEE SSCS、JSAE などの会員。
  
  石上 玄也 (イシガミ ゲンヤ)
  慶應義塾大学理工学部 教授
  
  2008年 東北大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻修了、博士（工学）。同年よりMIT Postdoctoral Associate，2010年よりJAXA宇宙科学研究所にてプロジェクト研究員。
  
  2013年より慶應義塾大学に着任、現在に至る。
  
  IEEE/RAS Co-chairs for the space roboticstechnical committee，国土交通省 宇宙建設革新会議議長など、また、アシスト機器の世界大会Cybathlonでは慶應義塾大学のチームリーダーとして世界3位（2019年、2020年）に貢献。
  
  宇宙探査や無人化施工をはじめとしたフィールドロボティクスを主専門分野とし、テラメカニクスや自律移動制御などの研究開発を推進している。
  
  近年では、国際宇宙ステーションにおける低重力環境下での砂の流動特性計測実験にも成功している。
  
  吉岡 健太郎 (ヨシオカ ケンタロウ)
  株式会社東芝研究開発センター、Stanford University Visiting Scholar を経て2021年より慶應義塾大学理工学部に着任。
  
  現在、Computing and Sensing Group（慶應義塾大学 吉岡研究室）を主宰。
  
  IEEE Symposium on VLSI Circuits TPC Member などを歴任。
  
  世界初の200m測距車載LiDARの研究開発に貢献した他、LiDARの大規模セキュリティ調査や車両搭載LiDARへの攻撃実証を発表している。

これで使える3D LiDAR技術 基本から自動運転・セキュリティ・宇宙探査まで(設計技術シリーズ<145>) の商品スペック