Intel Parallel Studio XE 2013(Linux版)のインストール

Ubuntu12.04のインストールも完了し、Parallel Studioのインストール開始。
しかし、インストール中のシステム要件チェックで足りないもののご指摘が。。。
以下のものをインストール。

sudo apt-get install build-essential
apt-get install gcc-multilib
sudo apt-get install rpm
apt-get install openjdk-6-jre-headless

更に、ptrace_scopeがEnableになっているとの指摘。

cat /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope

で、1が返されたので、

echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope

とし、再度

cat /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope

で、確認すると、0が返されてきたので要件はクリア。

./install.sh

で、無事にインストールが完了。
次に

gedit  ~/.bashrc

とし、以下の行を追加。

source /opt/intel/bin/compilervars.sh ia32

そして、

source ~/.bashrc

icc -v



とすると、

icc バージョン 13.1.3 (gcc バージョン 4.6.0 互換)

と表示されて完了。

Ubuntu 12.04とHaswellチップセット

Intel Parallel Studio XE 2013(Linux版)を使用するためにUbuntuマシンを新調しました。
スペックはCore i5-4570, RAM8G, B85, SSD+HDDで、仮想PCもバリバリと動く・・・はずでした。

Ubuntuの最新バージョンは13.04ですが、Parallel Studioの動作環境に指定されていないので、無難な12.04をインストール。しかし、12.04のLANドライバに難があり、動作不良。

試しに13.04は無事にインストール完了しましたが、Parallel Studioのインストールで案の定、13.04にはインストールできませんとのつれないメッセージ。

Google先生で調べるとB85でも12.04を動かしている例があるようですが、目的と努力の方向が違うので、急遽、一世代前のB75チップセットのマザボを用意しました。当然、CPUもLGA1155なので、再調達。とりあえずCPの良さそうなPentium G2020も。

以上のHW環境で無事に12.04のインストールが完了しました。

そして、Parallel Studioのインストールへ。

Core i5-4570とマザボはしばしの間、出番待ち。。。モッタイナイ。

下山していた富士山レーダー --- 富士山レーダードーム館

昔、NHKのプロジェクトXで、その建設物語が紹介されていた富士山レーダー。

今は、下山していたんですね。

番組ではレドームをヘリで吊り上げる様子を紹介していましたが、下ろす時はどうしたんでしょうか。。。ちょっと気になります。

富士山レーダードーム館

番組では山頂（剣ヶ峰）と気象庁間での見通し通信が可能かどうかを確認する為に、山頂まで登って篝火を焚いたとか。その明かりが見えたと喜び合うシーンが印象的ですが、フレネルゾーンは確保されていたのでしょうか。

この富士山レーダドーム館では当時のレーダ送信機などが展示してあり、導波管好きの方にはたまらないと思います。そういう方も少ないとは思いますが。

歓迎すべきインピーダンス不整合

2006年に同軸構造体中の誘電体の不均一さによる電波の反射を計測することによって、位置と状態を推定する。というテーマが現在の会社の名前の由来のひとつになっています。

この時の結果は IRS2006 の "Void Detection in Grout-Filled Sheath Tube by RF Propagation"にまとまりました。

DD-125　さわゆき

そして、更に遡れば学生の頃に、「時間的に変化する回路系の状態を測定するにはどうすればよいか？」という教授の一言にまで戻ります。多分、その一言はさり気なく私の琴線に触れたのでしょう。

通常、インピーダンス不整合は無線屋さんにとっては歓迎されませんが、レーダに代表されるような反射を捉えるシステムでは逆に大歓迎で、不整合点から反射があるので目標を捉えられる訳です。




　　送信機 ---> （マッチング） ---> 空中線 ---> （マッチング） ---> 空間 --->

    ---> 目標 （ミスマッチ）　--->　空間　--->　（マッチング） ---> 空中線 --->

    ---> （マッチング） ---> 受信機

こういう視点でステルスや電磁波シールドを考えると理解しやすいかも知れません。

写真の”さわゆき”は就役して直ぐの頃に乗艦した思い出の艦。CQ出版、RFワールド誌の記事執筆のため横須賀を訪れた際に偶然にも再会を果たしました。この艦も各種レーダを搭載している様子が分かりますね。

自分にとっては最も感動したシーン（正面から）

。

NHK放送博物館 --- 愛宕山

同軸開放型

所用の為に虎ノ門方面へ出かけたついでにNHK放送博物館に寄り道。

どこに行っても空中線の香りを敏感に嗅ぎとるもので、入り口横にひっそりと展示されている空中線群があります。ひっそりと展示というより、まるで隠してあるような、ちょっと置いただけというような感じで目立ちません。

しかし、東京タワーからテレビ電波が停波し、それを背に日本初のテレビ放送用アンテナが展示されているアングルは感慨深いものがあります。


そして、その横にはアナログ放送最後のスーパーターンスタイルアンテナが展示してあります。これは東京タワーの最上部に取り付けてあったものだそうです。

スーパーターンスタイルアンテナ

無線従事者試験の勉強には欠かせない形式の空中線でしたが、VHF-Low帯の波長が成せるサイズとでも表現したらよいのでしょうか、美しいフォルムです。

富永敬俊博士 --- きいろ香

Academic Pressから出版されているWine Scienceという本にも、多く引用されている故富永博士が発見したソーヴィニヨン・ブランの香りの構造。そして、2003年に日本の固有品種の葡萄”甲州”にも同じ香りが発見された。それから10年目の今年、その甲州から造られた特別なワインがリリースされました。

甲州きいろ香
en　Hommage　à　Taka　2012

写真のボトルの裏には、次のように記されています。

---
ワインの研究生活を小鳥たちと過ごす時間は「聴こえない唄声」の探訪でもあるのです。

・・・

小鳥（きいろ）はボクにこう教えてくれた。。。
「耳を澄ませばいままでとは別の音が聴こえる。」
---

博士と小鳥の物語は有名ですが、このワインは甲州という日本が誇るべき葡萄品種とメルシャンの熱意を軸に、博士と小鳥が織りなす「物語」で彩られたスペシャルキュヴェです。

誤り訂正符号のゴール

私達はセミナーをやらせていただく際に、この技術を理解するとこんなメリットがありますと最初に提示させて頂くように心がけています。マラソンや登山を考えると分かりやすいのですが、ゴールが見えないと普通は頑張れませんから。


以前、ある会社様のご依頼で誤り訂正符号の勉強会をやらせて頂きました。
その時の誤り訂正符号の勉強会では、誤り訂正符号のゴールは符号化利得にあると強引に定義しました。それはその会社様のニーズが明確になっていた為です。

電波法で微弱無線や特定小電力無線においては小さな送信電力しか認められていません。
その制約の中で如何に遠距離まで通信できるようにするかという方法を考えると、・許容限界までパワーを上げる。・受信性能を上げる等など。しかし、電界強度規定や送信アンテナ利得制限がありますから些細な向上でしかありません。受信アンテナに巨大パラボラアンテナを使える方は別ですが。。。

現状あるもので何とか到達距離を伸ばしたいという場合は、誤り訂正符号を導入するとどうでしょう。伝送効率は低下しますが、それを許容できる通信であれば、符号化利得が得られますからその効果は大きいものとなります。この勉強会をやらせて頂く前は誤り訂正符号は文字通りに通信のエラーフリー化と思っていました。今にして思うと、回線設計をやって空中線利得や送信電力を決める。これができる世界は贅沢です。

その勉強会のお陰で、微弱無線で何とか通信をしたいと考えておられる方々には誤り訂正符号は遠距離化の為の有効な手段だとこちらが逆に勉強をさせて頂きました。

弊社のWebにその時のサンプル資料（抜粋版）を置いています。ご興味がある方はご覧ください。

CPC 複合放物面集光

光を扱うとNonimaging opticsで扱えるものとImaging opticsで扱わなければならないものとがあります。前者は集光光学系、後者は結像光学系と言えるでしょう。

私達の開発の多くは前者のNonimaging opticsで、如何に効率よく集光するかが重要となリます。
ここ数年、複合放物面集光（CPC）と呼ばれる便利な集光光学系が安価に入手できるようになり重宝しています。

写真では左側のファイバー端から放射された光が、エアギャップを通過し、右側のCPCに入射しています。下側の写真ではCPCの集光端（右側）に集められている様子がわかります。

CPCの強みは、ある程度の放射角をもった光でも集光できることで、特に拡散光の集光には有効です。

私達はこのような光学部品の選定を含めた装置化をおこなっています。

中波送信所 --- ニッポン放送、アール・エフ・ラジオ

電波の日という訳ではありませんが、中波放送の送信所位置を眺めていて、ふと疑問が・・・。
関東広域圏局であるTBSは埼玉県戸田市、文化放送は埼玉県川口市に送信所があります。もう一つのニッポン放送の送信所は千葉県木更津市にあります。木更津で関東広域圏を対象とするにはちょっと不思議な位置ですが、人口分布までを考えると益々、不思議な位置です。

アール・エフ・ラジオ送信所

そこで、調べをすすめていくとAMプリエン物語という書籍に行き当たりました。そこにはニッポン放送の送信所移転、増力（送信出力アップ）、周波数変更等の経緯が書かれており興味深い内容でした。

その中で、木更津送信所では指向性を持たせているとの記述があり、しかも導波型で。。。
早速、Googleマップで(35.39683,139.987535)を検索すると、主鉄塔の北側に副鉄塔らしきものが確認できます。その延長線方向は東京、埼玉方面のようです。これで木更津にあってもよいわけですね。

ダウンリード終端

そんな観点でみると不思議な送信所が更にあって、それがアール・エフ・ラジオ日本。神奈川県を放送対象にしている局ですが、 送信所は東京都と神奈川県の境界で多摩川河川敷、神奈川県川崎市幸区(35.548292,139.699632)にあります。今はどうか分かりませんが、ある意味で貴重な場所で、50KWもの送信出力を出しているにもかかわらず送信アンテナの直下まで行けてしまうというところ。その写真を見返してみると、確かに指向性をもたせる為のダウンリードが写っていました。

今ではインターネットでクリアなストリーミング放送を楽しむことができますが、 送信技術者の方々のご苦労に思いを馳せながら混信やフェージングというスパイスが効いた空間波を受けるのも一興かと思います。

蛍光検出 --- デバイス編

光関係では「微弱な光を検出する。」、「蛍光を捉える。」という
テーマがあります。

浜ホト製PMT、I-Vアンプ

幸いにも日本にはノーベル賞を支えていると言っても過言ではない浜松ホトニクスという光デバイスメーカがあります。これは光関係者にとっては強力なインフラと言っても良いくらいにありがたい存在です。

日亜製LED(365nm、400mW)を使用した励起光源

次に蛍光検出の為には励起光が必要ですが、可視域で
あればあらゆる発光デバイスが入手できます。
しかし、励起用途ではスペクトルの広がりは慎重に検討しなければなりません。
紫外領域であればなんといっても青色LEDで有名に
なった日亜化学の製品が安心です。（スペクトルは
確認しなければなりませんが。）

更にLEDでは細かなリクエストに応じて頂ける株式会社エピテックスも貴重な存在です。

今や国産CPUは影を潜め、機能ICも元気のない日本ですが、私達のような用途で使用する光関連デバイスは良い物があり恵まれています。しかし、O/E、E/O部分以外はMADE IN JAPANの文字がないのはさびしい限りです。

Voyager of the Seas 入港

4/27に東京港に世界最大級の豪華客船Voyager of the Seasが入港しました。
高さの制約からレインボーブリッジを通過できないので大井埠頭に着岸だそうです。
写真は青海南ふ頭公園から撮影。

大井埠頭から出港

こういう出港風景をみていると、モールスの入圏、出圏通知が聴こえてきそうです。

そんな郷愁のあるモールスが廃止されてから10年以上が経ち、今では自動船舶識別装置のお陰でネット上で誰でも船の位置や動向を知ることができます。

http://www.marinetraffic.com/ais/

職場は海から近いので気になる船がいれば、
AISデータからすぐに調べられます。

AISは国際VHFの161.975MHz、162.025MHzでFM/GMSK、9.6Kbpsという仕様のようですから、SDRで十分に復調できそうです。

GNU Radioとは

最近、GNU Radioと呼ばれているソフトウェアに注目しています。

これはソフトウェアで無線信号処理をおこなってしまおうというもので、SDR (Software Defined Radio)と呼ばれています。その起源は米国の軍事的なニーズにあります。
現代戦はNCW（Network Centric Warfare）、ネットワーク中心の戦いと呼ばれているようにあらゆるシステムをネットーワーク化し、統合運用する必要があります。これが統合戦術無線システム、JTRS (Joint Tactical Radio System)として具体化されているわけです。

このように軍事的ニーズに端を発したSDRですが、私たちの周りには強力な使い切れない程の計算能力をもつPCがあり、ソフトウェアも容易に入手できることから身近になりつつあります。

このソフトウェアの中身は信号処理アルゴリズムの宝庫であって無線信号処理だけでなく他の信号処理にも使えそうです。（実際に使えます。）おまけにリアルタイム性があるので実用的です。

これらSDRのプラットフォームはGNU Radioの他にもOSSIE 、Ｉｒｉｓがあり、それぞれ特徴をもっています。組込み用途ではOSSIEやIrisも検討対象です。

私達は信号処理理論をバックグラウンドとして、GNU Radioをなどオープンソース・ソフトウェアの応用を考えています。

RFワールド --- CQ出版

RFワールドという雑誌がCQ出版から出版されています。
この雑誌のコンセプトは”ブラックボックス化された無線技術を理解する。”ということ・・・だと思いますが、今の無線技術は驚くほど存在を意識させないようになっています。

ここで言うブラックボックス化はふたつの意味があると考えています。

ひとつは、

高周波回路がIC化されて、個別機能部品が見えなくなり回路を追うことができなくなった。

そして、もうひとつは、

無線LAN内蔵PCのように無線機能が装置に内蔵され無線装置どころかアンテナまでもが目に見える存在ではなくなった。

この雑誌が創刊されるとの情報を知った時は楽しみでしたが、ひょんな事から記事を書かせて頂く機会を得ました。

タイトルは”写真で見る軍用艦船のアンテナ”。本当はアンテナではなく”空中線”がよっかたかもしれませんね。

昔ながらの無線屋さんは”アンテナ”ではなく”空中線”という響きが好きなはずですよね。
特に大空に開口していれば。。。

測距原理（２） --- TOF (Time Of Flight)

測距技術の基本方式がTOFと呼ばれているものです。飛行時間ですから、文字通りに目標までの光の往復時間を計測して光の速度をかければ求められます。原理だけは小学生でも分かります。

2.2m先からの反射パルス

しかし、光の速度は秒速３０万Ｋｍ、１秒間に地球を７周半、月まで約１．３秒という表現されように測距技術から考えると本当に困るほどの超高速です。仮に１０ｍ先のターゲットからから反射してくる時間は１億分の６．７秒（６７ｎｓｅｃ）。１ｃｍ単位の距離が知りたければ１０００億分の６．７秒（６７ｐｓｅｃ）という短い時間を計測しなければなりません。

 

汎用測距実験装置（社内用）

確かに研究室レベルであればダイレクトに計れる測定器はあります。しかし、フィールドにそんな測定器を持ち出すことは現実的ではありませんし、価格まで考えるとますます現実離れでしょう。

実際に単純なTOFの方式の場合、数十ｃｍの分解能と考えてよいでしょう。これは現実的に製作できるカウンタ回路は数１００MHｚで、時間分解能は数ｎｓｅｃ程度という数値を想定しています。

 ゴルフの用途に使われている距離計はこの方式が主に採用されています。精度も１ヤード程度あれば十分ということもありますが、レーザの目に対する安全性などもこの方式が採用される理由となっています。

ImageJ

今では有名になってきた画像処理ソフトウェアで、開発はアメリカ国立衛生研究所（NIH)でおこなわれ、オープンソース＆パブリックドメインの画像処理ソフトウェアです。
税金で開発されたものは公開を基本とするということなのでしょうが、米国外の私達も自由に使えるのはありがたいです。起動すると一瞬、はっ？と思ってしまうほど地味なユーザI/Fではありますが、実は硬派な実力の持ち主です。
ここからダウンロードできます。

ImageJとサンプル画像

NIHということで、バイオ関係と思われがちですが、バイオ関連画像であろうがリモートセンシング画像であろうが、自分の目的に応じて自由に画像処理や画像解析ができます。

ありがたいのは、plugin次第で沢山の画像フォーマットに対応できること。例えば、Carl Zeiss Microscopyの顕微鏡画像はzvi形式で保存されますが、pluginを導入すると開くことができます。

"imagej plugin"で検索をおこなうと沢山のPluginが見つかります。これらの中から必要なものを取り込めば益々、便利になっていきます。

私達は画像処理関連の開発を行う際に、このImageJで前処理やアルゴリズムの確認を行っています。

測距原理（１）---幾何学的方式とレーダー方式

ここでの測距原理はレーザやLEDを使用したいわゆる光波によるものを前提としています。
もちろん、レーダー方式であれば電波、音波にも適用できます。

幾何学的方式は三角測量の原理を利用したもので、通常、LEDとPSDデバイスを組合せてPSD上に結像した光スポット位置に応じた光電流値から距離を求める方式です。

この方式で重要な点は以下のとおりです。

　・スポットの明るさに影響されないよう２系統の電流値で正規化すること。
　・光源（LED）とPSD間の距離によって性能が左右される。

 この方式は原理的に遠距離かつ高分解能を要求する用途には対応できませんが、身近に多数使用されています。

これから解説する測距技術は測定距離は数ｍ以上、分解能がｍｍを実現するものですので、この方式は対象となりませんが、広く利用されているためふれておきました。

通信、レーダーの要素技術を他分野に。

通信やレーダーの技術をベースに他分野の開発に携わると、あの技術が適用できるとか、逆に、こうすれば通信のあの技術が使えて解決できそうと思えることがあります。

米艦艇に装備されたFURUNO（日本）製のレーダ
※ある国ではレーダのことを”フルノ”と呼ぶらしい。

例えば、吸光度（光の透過率）を計測する場合、普通は透過光をPDで受けてI-V変換してADCに取り込んで・・・。

これをデジタル通信の考え方を取り入れるとどうでしょう。

誤り率の計測でレベルが逆に推定できるのでは・・・。

となると、吸光度計測が電圧の計測ではなくカウントでいけるのでは？

こう考えると、”光量 vs 電圧”だったものが、
”光量 vs カウント数”となり、全く物理量の違う計測でできる
のではと想像されます。

2波長吸光度計測実験

 
もう一つ、計測対象のS/Nが悪い場合、信号源のパワーを上げたり、低ノイズOPアンプを探してノイズフロアを低下させたり等、真っ当なアナログアプローチを考えます。

ここで通信の誤り訂正符号の考え方を導入するとどうでしょう。
符号化利得が得られのでS/Nが改善するのでは？と想像できます。

しかし、いくら通信やレーダ技術を！と言っても、そのものずばりのハードウェアを用意するには大変です。

幸いなことに、今では有り余るPCの計算能力が身近にあり、一昔前までは困難であった信号のリアルタイム処理がソフトウェアで処理できる計算パワーがあります。また、ソフトウェアもLinuxで代表されるようにいろいろなOSS(Open Source Software)が自由に入手でき、目の前の課題に対して適度な粒度で考えることができるようになってきています。

この適度な粒度という部分が大切で、例えば、FFT を使おうとする人の誰もがFFTアルゴリズムを書く必要はないと思うのです。検証されている部品を有効に使って課題解決の効率をあげることの方が重要です。

ネジ止めをするのにネジやドライバから作る人は誰もいませんよね。