YarCom 社: MATLABプロダクトファミリを使用し、国防省の無線受信状態を改善

コストの抑制のため、YarCom 社はデータ収集と解析の方法を改善する必要がありました。手作業による方法は５人から８人のエンジニアや技師が大きな20ケースもの機材を持ち、２週間かけて複数の場所を訪れるというものでした。

このプロセスをより効率化するため、YarCom は迅速な script development が可能な計測、計測機器の制御、計算の為の環境と job のカスタマイゼーションが最少のコードの書き換えで行うことができるテストが必要でした。

YarCom は複数のメーカーのハードウェアデバイスで動作する、遠隔地で無線機の受信状態をモニタし、エンジニアに状態の変化を警告するシステムの開発を模索していました。これを実現するには、RF 機器の制御、データ収集と解析、Web 経由での結果の表示が必要でした。

離れた場所で機器を制御するためには、シリアルポートを遠隔地にある GPS レシーバに接続する必要があります。これによって、移動プラットフォームで展開された際に計測システムが同期をとることが可能になります。明瞭な受信を得るには、周波数帯を網羅する際に複数のアンテナ、フィルタやアンプの使用の切り替えが必要になります。

MATLAB プロダクトファミリと共に、YarComは多様なハードウェアデバイスを使用して連続的なモニタリングと中長期間のノイズ干渉の検出を行いました。これによって少数のチームが、問題が検知された際にのみ受信機のサイトに戻るだけですむ事になりました。

“MATLAB を使用することによって、7年から10年前に行っていたことの3倍の事を行うことができるようになりました。” と Dr. Lott は語ります。”現在では２，３人が数日間でサイトのセットアップを行い、問題が検知された際にだけ3個から5個のケースを持ってサイトに戻ればよいようになりました。”

YarCom のエンジニアは当初 Instrument Control Toolbox™ と Data Aquisition Toolbox™ を刺激応答のテストのセットアップに使用していました。 Data Aquisition Toolbox をデータ収集機器を介した受信機のIFとAFのスペクトラムの信号のサンプリングに使用し、 Instrument Control Toolbox を全体の RF スペクトラムのサンプリングに使用していました。 Control stimulus 送受信機は MATLAB のシリアルポートコマンドを使用していました。 “MATLAB のツールの組み合わせでRF、IF、AF を１つのソフトウェアの操作と解析プラットフォームで測定出来ました。”

Instrument Control Toolbox を使用して、YarCom はアジレント社のESA-E 440xB　スペクトラムアナライザファミリのカスタムスクリプトを迅速に書き、一過性のノイズと干渉を観測することができます。アナライザーとそのスクリプトを使用し、GPIB バスを介したデータ伝送速度を最少化する、アナライザ内の最速の値の書式により１秒間に25回、 1024ポイントの観測を行うことが出来ます。

次に Lott と彼のチームは Communications Toolbox™、Statistics and Machine Learning Toolbox™、Signal Processing Toolbox™ を使用して収集したデータの解析と干渉の特定を行いました。 Mapping Toolbox もレポート結果を地理的に解釈したり、干渉の発生元の場所の特定を行うのに役立ちました。

YarCom は MATLAB Web Server を使用して連続的に更新される結果を内部のWebサイトに表示しています。問題が発生した場合には MATLAB から即座にメールによる警告が発信されます。

YarCom は作戦成功基準の臨界確率の定量化方法を開発することにより、このプロジェクトの別のメリットを見いだしました。 MATLAB 内で3-Dイメージで実現された”Lott プロット”は期待信号値と測定されたノイズ確率の比較から確率密度関数を示しています。 Integrated Engineering Concept Inc への下請け契約を行い、YarCom は引き続き国防省の Signal to Noise Enhancement Program（SNEP)に関わっています。