研究者データベース

中村 将成(ナカムラ マサナリ)
情報科学研究院 情報理工学部門 数理科学分野
准教授

基本情報

所属

  • 情報科学研究院 情報理工学部門 数理科学分野

職名

  • 准教授

学位

  • 博士(情報科学)(北海道大学)

J-Global ID

担当教育組織

職歴

  • 2023年04月 - 現在 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 数理科学分野 知能情報学研究室 准教授
  • 2020年04月 - 2023年03月 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報理工学部門 数理科学分野 情報数理学研究室 助教
  • 2016年04月 - 2020年03月 三菱電機株式会社 情報技術総合研究所

学歴

  • 2017年04月 - 2018年03月   北海道大学大学院   情報科学研究科   情報理工学専攻 博士後期課程
  • 2014年04月 - 2016年03月   北海道大学大学院   情報科学研究科   情報理工学専攻 博士前期課程

研究活動情報

論文

  • 音響屋内測位におけるモバイルデバイスのための高精度測位領域の拡張手法
    須崎 太久弥, 中村将成, 村上弘晃, 渡邉 拓貴, 橋爪宏達, 杉本雅則
    情報処理学会論文誌(to appear) 64 11 2023年11月 [査読有り]
  • 床面反射光を用いることによる屋内ドローントラッキング
    大西 悠生, 渡邉 拓貴, 中村将成, 橋爪宏達, 杉本雅則
    情報処理学会論文誌(to appear) 64 11 2023年11月 [査読有り]
  • Masanori Sugimoto, Minoru Suenaga, Hiroki Watanabe, Masanari Nakamura, Hiromichi Hashizume
    2023 13th International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2023年09月25日
  • NLOS環境における音響センシングを用いたスマートフォン間測距手法
    神鳥 勇貴, 村上 弘晃, 須崎 太久弥, 中村 将成, 渡邉 拓貴, 橋爪 宏達, 杉本 雅則
    63 3 1287 - 1297 2022年06月 [査読有り]
  • Masanari Nakamura, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    IEEE Sensors Journal 22 6 5001 - 5010 2022年03月15日 [査読有り]
  • Masanari Nakamura, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    IEEE Sensors Journal 22 6 5163 - 5172 2022年03月15日 [査読有り]
  • Akira TANAKA, Masanari NAKAMURA, Hideyuki IMAI
    IEICE Transactions on Information and Systems E105.D 1 116 - 122 2022年01月01日 [査読有り]
  • 単一のスピーカを用いたモノラルマイクロフォンの屋内測位手法
    中村将成, 藤本拳士, 村上弘晃, 橋爪宏達, 杉本雅則
    情報処理学会論文誌 63 6 2022年 [査読有り]
  • 汎用スピーカを用いた短時間かつ適応的なスポット通信手法
    中村将成, 山崎奨真, 橋爪宏達, 杉本雅則
    情報処理学会論文誌 63 5 2022年 [査読有り]
  • Hiroaki Murakami, Yuki Kandori, Takumi Suzaki, Masanari Nakamura, Hiroki Watanabe, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2021 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2021年11月29日 [査読有り]
  • Masanari Nakamura, Shoma Yamasaki, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2021 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2021年11月29日
  • Masanari Nakamura, Kento Fujimoto, Hiroaki Murakami, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2021 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2021年11月29日 [査読有り]
  • Takumi Suzaki, Masanari Nakamura, Hiroaki Murakami, Hiroki Watanabe, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering 422 - 437 2021年11月 [査読有り]
  • Murakami Hiroaki, Suzaki Takumi, Nakamura Masanari, Hashizume Hiromichi, Sugimoto Masanori
    IEEE Sensors Journal 21 6 8030 - 8044 2021年 [査読有り]
  • 多重仮説を用いた超分解能測角による密集目標追尾
    中村将成, 山田哲太郎, 小幡康, 亀田洋志
    電子情報通信学会論文誌B J103-B 5 198 - 205 2020年05月 [査読有り][通常論文]
  • 村上 弘晃, 中村 将成, 橋爪 宏達, 杉本 雅則
    情報処理学会論文誌 60 12 2314 - 2324 2019年12月15日 [査読有り][通常論文]
     
    本稿では,スピーカ2台から送信される音響信号の直接波と反射波を用いたスマートフォンのための新たな高精度3次元測位手法について述べる.我々は,壁と床からの1次反射波を,壁と床に対するスピーカの鏡像体からの信号ととらえる,鏡像スピーカの概念を新たに提案する.また,スマートフォンを水平にもち,2つの搭載マイクロフォンを利用することで実在スピーカおよび鏡像スピーカからの信号を特定する.2.5mの間隔でスピーカを2台設置し,フロアがリフレクティブな廊下とアブソープティブな廊下にて各々12点での測位実験を行った.評価実験を通して,90th-percentileでの測位誤差が37.7mm未満であることと,最大偶然誤差が5.22mm未満であることを確認した.さらに,Dilution of Precision(DoP)やシミュレーションを用いた考察を行い,鏡像スピーカの有用性を明らかにした.
  • 中村 将成, 秋山 尚之, 杉本 雅則, 橋爪 宏達
    情報処理学会論文誌 57 11 2489 - 2500 2016年11月15日 [査読有り][通常論文]
     
    本稿では,屋内に設置された市販スピーカの音響信号をスマートフォン内蔵マイクロフォンで受信することで,その3次元位置を求める手法について述べる.著者らが独自に構築した高精度受信時刻検出手法である位相一致法を拡張した周波数分割多重化位相一致法を提案する.周波数分割多重化位相一致法では,周波数の異なる信号を各スピーカに割り当てることで多重化を実現し,これらを同時に送信することで1回あたりの計測時間を短縮する.4台のスピーカを用いたTDoA(Time Difference of Arrival)方式による3次元位置認識実験を通して,毎秒7.8回,偶然誤差(random error)2.8cm以下の3次元位置認識が実現できることを確認した.評価実験の結果とシミュレーション結果を比較することで受信位置と誤差の関係について考察し,結果の妥当性を確認した.また,系統誤差が生じる主要な原因を明らかにした.
  • 中村 将成, 秋山 尚之, 杉本 雅則, 橋爪 宏達
    情報処理学会論文誌 57 11 2501 - 2514 2016年11月15日 [査読有り][通常論文]
     
    本稿では,複数のスピーカを用いたスポット制御可能な情報伝送手法について述べる.提案手法では,汎用スピーカにより音響信号の指向性を用いることなくスポットを生成する.角周波数の異なる2つの正弦波を足し合わせてシンボルを構成し,直交周波数分割多重方式により,空間上に複数のビーム状のスポットを同時に生成する.ビーム状のスポットの幅やその方向は,送信信号の角周波数差や2台のスピーカからの信号送信時刻差によって制御する.また,ビーム状のスポットの交差部分のみをスポットとすることで,スポットの範囲を自在に制御することも可能である.4台のスピーカを用いた実環境での評価実験やシミュレーションを通して,提案手法による室内でのスポットの生成と制御が可能であることを確認した.さらに,実環境での計測実験において生じた誤差について考察し,その原因がマルチパスや放射減衰,スピーカとマイクロフォンの放射・入射角度特性であることを明らかにした.

講演・口頭発表等

  • Smartphone Indoor Positioning using Inertial and Ambient Light Sensors
    Masanori Sugimoto, Minoru Suenaga, Hiroki Watanabe, Masanari Nakamura, Hiromichi Hashizume
    IPIN2023 2023年09月
  • Indoor 3D Positioning Method for a Microphone using a Single Speaker
    Masanari Nakamura, Yuta Funada, Hiroaki Murakami, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    IPIN2023 2023年09月
  • PT-Sync: COTS Speaker-based Pseudo Time Synchronization for Acoustic Indoor Positioning
    Takumi Suzaki, Hiroaki Murakami, Masanari Nakamura, Hiroki Watanabe, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    IPIN2022 2022年09月
  • Short-Time Noise Suppression Method with Multiple Signals for Received Time Estimation
    Masanari Nakamura, Akira Tanaka, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2022 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2022年 2022年09月
  • MODEL SELECTION OF KERNEL RIDGE REGRESSION FOR EXTRAPOLATION
    Tanaka, Akira, Nakamura, Masanari, Imai, Hideyuki
    Proceedings of 2021 IEEE International Workshop on Machine Learning for Signal Processing (MLSP2021) 2021年10月
  • Expanding the Positioning Area for Acoustic Localization Using COTS Mobile Devices
    Takumi Suzaki, Masanari Nakamura, Hiroaki Murakami, Hiroki Watanabe, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    EAI MobiQuitous 2021 - 18th EAI International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Computing, Networking and Services 2021年
  • Indoor Localization Method For a Microphone Using a Single Speaker
    Masanari Nakamura, Kento Fujimoto, Hiroaki Murakami, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2021 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2021年
  • Short-Time and Adaptive Controllable Spot Communication Using COTS Speaker
    Masanari Nakamura, Shoma Yamasaki, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2021 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2021年
  • NL-Beep: A Ranging System between Multiple Smartphones Using Acoustic Sensing in NLOS Environments
    Hiroaki Murakami, Yuki Kandori, Takumi Suzaki, Masanari Nakamura, Hiroki Watanabe, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2021 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) 2021年
  • Simultaneous Localization and Communication Methods using Short-time and Narrow-band Acoustic Signals
    Nakamura, Masanari, Hashizume, Hiromichi, Sugimoto, Masanori
    SENSORDEVICES 2020 2020年11月
  • Challenges in Acoustic Indoor Localization for Mobile Devices  [招待講演]
    Masanari Nakamura
    IARIA SENSORDEVICES 2020 2020年11月 シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
  • Hiroaki Murakami, Masanari Nakamura, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2019年
  • Masanari Nakamura, Hiroshi Kameda
    2019年
  • Hiroaki Murakami, Masanari Nakamura, Shoma Yamasaki, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2018 NINTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDOOR POSITIONING AND INDOOR NAVIGATION (IPIN 2018) 2018年 IEEE
     
    In this paper, we describe a novel position-recognition method that uses passive acoustic signals from two previously installed speakers (passive acoustic sensing) and active acoustic signals from a smartphone's loudspeakers (active acoustic sensing). In passive acoustic sensing, a locus of positions for the smartphone can be calculated from the measured time difference of arrival from the two installed speakers. In active acoustic sensing, a chirp signal is transmitted from the speakers of the smartphone, and the distance to the side wall is measured from the propagation time of arrival at its microphone. We can obtain the smartphone position from our proposed model equations by combining these two results. In our experiments, we installed speakers at intervals of 10 m along a corridor and estimated the smartphone position at several places. From these results, we obtained 90th percentile errors of less than 0:224 m for 2-D positioning. We found that multipaths from the side wall were causing the positioning error in passive acoustic sensing, and the variance of the positioning error using the top microphone which was omnidirectional was smaller than the bottom one. When we introduced a weighting based on the result of the active acoustic sensing and the difference in the performance between microphones, the 90th percentile errors were reduced to less than 0.134 m.
  • Masanari Nakamura, Takayuki Akiyama, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
    2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDOOR POSITIONING AND INDOOR NAVIGATION (IPIN) 2016年 IEEE
     
    This paper describes a spot-controllable data-transfer method. The proposed method generates a beam-shaped spot using two commercial off-the-shelf speakers. In our method, a symbol consists of a pair of sinusoidal waves having different angular frequencies. The width and direction of a beam-shaped spot are controlled by the angular-frequency difference between the sinusoidal waves and the transmission-time difference between the two speakers. Multiple spots can be generated by transmitting multiple pairs of sinusoidal waves based on the principle of orthogonal frequency-division multiplexing. By overlapping multiple beam-shaped spots, the locations and sizes of the areas enabled to receive data are controllable. Experiments using four speakers and computer simulation show that the proposed method can generate controllable spots. An analysis of the errors in a real indoor environment indicate that they are caused by multipath signals, radiation damping of transmitted signals, and the incident/output angle characteristics of the microphone and speakers.
  • Masanari Nakamura, Masanori Sugimoto, Takayuki Akiyama, Hiromichi Hashizume
    2014年
  • Takayuki Akiyama, Masanari Nakamura, Masanori Sugimoto, Hiromichi Hashizume
    2013 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDOOR POSITIONING AND INDOOR NAVIGATION (IPIN) 2013年 IEEE
     
    We describe an indoor localization technique for smart phones. Our new method, called the Frequency Division Multiplexing Phase Accordance Method (FDM-PAM), uses a beat called a sync pattern composed of a pair of sinusoidal waves with slightly different frequencies, which is similar to our original ultrasound ranging technique called the Phase Accordance Method (PAM). By generating multiple sync patterns with different central frequencies and transmitting them from different speakers, FDM-PAM conducts time-difference-of-arrival (TDOA) multilateration for localizing smart phones. In the current implementation of FDM-PAM, the 2D indoor position of a smart phone can be estimated. Three sync patterns are generated by using two out of six sinusoidal waves with frequencies ranging from 14.75 kHz to 17.25 kHz. The transmission of the sync pattern from the speakers lasts 4 ms. Through experiments, we have confirmed that FDM-PAM achieves accuracy of around 10 cm using only a short burst transmission, which indicates that the localization technique is sufficiently rapid and accurate.

その他活動・業績

  • Convolutive NMFにおける複数構造を含む基底の分離に関する一検討
    松野祥汰, 中村将成, 田中章 第37回信号処理シンポジウム(予稿) 2022年12月
  • モバイルデバイスを用いた複数音声同時放送手法の基礎検討
    川原寛喜, 中村将成, 田中章 第37回信号処理シンポジウム(予稿) 2022年12月
  • 単一のスピーカーを用いたモノラルマイクロフォンの屋内3次元測位手法
    舟田優太, 中村将成, 村上弘晃, 渡邉拓貴, 橋爪宏達, 杉本雅則 信学技報(SeMI2022-59) 122 (278) 37 -42 2022年11月
  • 中村 将成, 亀田 洋志 第82回全国大会講演論文集 2020 (1) 11 -12 2020年02月20日 
    屋内に設置した複数のスピーカを用いたモバイルデバイスの測位方式は,高い測位精度が得られる方式として知られている.しかし,全てのスピーカが高精度に時刻同期されている必要があるため,専用の再生機が必要となる.この代わりに複数の非同期な汎用ステレオスピーカを用いても測位は可能だが,モバイルデバイスが移動した場合に移動に応じたバイアス誤差が生じるという課題がある.この課題に対し我々は,過去の推定位置に基づいて算出した予測位置を用いることでバイアス誤差を低減する方式を提案している.実環境での評価を通して,提案方式によりバイアス誤差を低減できることを確認したため報告する.
  • GPUベース多重仮説追尾向けK最小ソルバの検討
    後町将人, 中村将成 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2019年09月
  • 多重仮説を用いた超分解能測角による密集目標追尾方式
    中村将成, 山田哲太郎, 小幡康, 亀田洋志 信学技報 118 (28) 29 -34 2018年05月 [査読無し][通常論文]
  • 航跡予測値を用いた超分解能測角による近接目標追尾方式
    中村将成, 山田哲太郎, 小幡康 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2017年09月
  • 音波によるスマートフォンの屋内3次元位置認識における情報伝送手法の基礎検討
    中村将成, 秋山尚之, 橋爪宏達, 杉本雅則 情報処理学会研究報告 2017-UBI (2) 1 -6 2017年08月 [査読無し][通常論文]
  • 中村将成, 秋山尚之, 杉本雅則, 橋爪宏達 情報処理学会研究報告. HCI, ヒューマンコンピュータインタラクション研究会報告 2014 (2) 1 -6 2014年10月07日 [査読無し][通常論文]
     
    我々はこれまでに,音波を用いたスマートフォンの屋内 3 次元位置認識手法を提案した.屋内に設置した複数のスピーカから周波数の異なる音波を同時に送信し,スマートフォンで受信することで,毎秒 10 回ほどの高速な位置認識が可能であることを確認した.しかし,受信位置によっては,各スピーカから到来した音波の重畳パターンが原因となり,大きな系統誤差が生じることがわかっている.そこで,本稿ではこの系統誤差を除去する手法を提案し,評価実験によってその有効性を確かめた.
  • 音響測位における位相特性による誤差についての基礎検討
    熊木逸人, 諏訪部, 開, 中村将成, 秋山尚之, 橋爪宏達, 杉本雅則 情報処理北海道シンポジウム2014 2014年10月 [査読無し]
  • 2搬送波音波を用いたスマートフォンによる屋内測位手法
    秋山 尚之, 中村 将成, 杉本 雅則, 橋爪 宏達 日本音響学会2013年秋季研究大会 2013年09月

受賞

  • 2022年09月 電子情報通信学会 通信ソサイエティ 活動功労賞
  • 2022年06月 情報処理学会 情報処理学会論文誌ジャーナ ル/JIP特選論文
     NLOS環境における音響センシングを用いたスマートフォン間測距手法 
    受賞者: 神鳥 勇貴;村上 弘晃;須崎 太久弥;中村 将成;渡邉 拓貴;橋爪 宏達;杉本 雅則
  • 2022年05月 情報処理学会 情報処理学会論文誌ジャーナ ル/JIP特選論文
     汎用スピーカを用いた短時間かつ適応的なスポット通信手法 
    受賞者: 中村将成;山崎奨真;橋爪宏達;杉本雅則
  • 2021年03月 情報処理学会 2020年度 情報処理学会論文賞
     鏡像スピーカを用いたスマートフォン高精度3次元測位手法 
    受賞者: 村上弘晃;中村将成;橋爪宏達;杉本雅則
  • 2020年11月 IARIA SENSORDEVICES2020 Best Paper Award
     Simultaneous Localization and Communication Methods Using Short-time and Narrow-band Acoustic Signals 
    受賞者: Masanari Nakamura, Hiromichi Hashizume, Masanori Sugimoto
  • 2019年12月 情報処理学会 情報処理学会論文誌ジャーナ ル/JIP特選論文
     鏡像スピーカを用いたスマートフォン高精度3次元測位手法 
    受賞者: 村上弘晃、中村将成、橋爪宏達、杉本雅則
  • 2018年03月 北海道大学大学院情報科学研究科 研究科長賞
  • 2017年08月 情報処理学会 ユビキタスコンピューティングシステム研究会 優秀論文賞
     音波によるスマートフォンの屋内3次元位置認識における情報伝送手法の基礎検討 
    受賞者: 中村将成;秋山尚之;橋爪宏達 杉本雅則
  • 2016年03月 電子情報通信学会北海道支部 学生奨励賞
  • 2014年10月 情報処理学会 ユビキタスコンピューティングシステム研究会 学生奨励賞
     音波による3次元位置認識手法の系統誤差低減のための基礎検討
  • 2014年03月 公益財団法人クラーク記念財団 クラーク賞
  • 2013年10月 情報処理学会北海道支部 情報処理北海道シンポジウム 研究奨励賞

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究
    研究期間 : 2021年04月 -2024年03月 
    代表者 : 中村 将成
     
    本研究課題では、ステレオスピーカのみを用いた移動体に対するスポット通信手法の構築を目的としている。ステレオスピーカによる従来のスポット通信手法では、スポット生成に時間を要するため、移動ユーザとの通信を行う場合、通信が不安定化するという課題がある。そこで本研究では、スポット生成に要する時間を短縮した上で、移動ユーザの現在位置に対して適応的なスポット生成を行うことで、移動ユーザとの通信を安定化することを目指す。 本年度は当初計画に基づき、スポット生成の所要時間の短時間化検討とその評価を実施した。主な具体的内容については以下の通りである。 1.妨害信号を用いるスポット通信手法について、スポット外での妨害効果を高める変復調方式を考案した。妨害効果の向上により、従来では11回必要であった信号送信回数を2回に低減することが可能となり、所要時間を約1/5に短縮できる。この手法についてシミュレータを構築して考察し、スポットの形状や妨害効果等と各種パラメータとの関係を明らかにした。 2.上記の手法について、実環境における計測実験を行い、2回の信号送信によりスポット通信が可能であることを確認した。また、スポット内での復調に失敗した計測位置について、理論値との比較による考察を行った。その結果、スピーカの指向性により通信信号と妨害信号の振幅比が想定よりも大きくなっていることが原因であると判明したため、その対策案を考案した。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 研究活動スタート支援
    研究期間 : 2020年09月 -2022年03月 
    代表者 : 中村 将成
     
    本研究では,屋内の既設スピーカを利用した音響信号によるスマートフォンの内蔵マイクロフォンの測位手法の構築を目的としている.放送用の既設スピーカを音響信号の送信元として用いれば,専用のスピーカの新設が不要となり導入費用を低減することができる.しかし,放送用の既設スピーカでは複数のスピーカから同一の音響信号が再生されるため,各受信信号に対応する送信元のスピーカを特定できず,マイクロフォンの位置を決定できないという課題がある. 本研究課題では,昨年度までに要素技術の詳細検討と課題抽出を行っており,本年度はまず,抽出した各課題に対する性能改善と,要素技術を統合したときの性能評価・改善に取り組んだ.要素技術の性能改善のための計測の一つとして,スピーカの放射方向毎の周波数特性を計測した.この結果,放射方向についてほぼ左右対称な特性となるという一般的な予想に反し,放射方向毎の周波数特性間に大きな差異が生じるという知見が得られた. 上記の知見は,研究開始当初には困難と考えられていた単一スピーカによる測位を可能にしうるものといえる.また,単一スピーカによる測位方式の検討は,「既設スピーカによる測位」という本研究課題の目的に照らして重要な検討であると考えられる.したがって,前記の統合評価と並行して単一スピーカ方式の研究を進めた.その結果,単一のスピーカのみでマイクロフォンの2次元位置を推定する方式を考案し,実環境での計測によりその有効性を示すことができた.

教育活動情報

主要な担当授業

  • 情報理工学実験Ⅱ
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : データベース、Web、機械学習、並列プログラミング
  • 情報理工学演習Ⅲ
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : データ構造,アルゴリズム,ソート,再帰,線形代数, 音声音響信号処理,画像信号処理,画像認識,コンピュータグラフィクス


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