共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 オホーツク海域環境情報収集システムの開発
新規・継続の別 継続（平成14年度から）
研究代表者／所属 東京都立産業技術高等専門学校
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 若林良二

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 長澤正氏 沼津工業高等専門学校・電子制御工学科 教授

2

 椋本介士 静岡大学・工学部 技術専門職員

3

 亀井利久 防衛大学校・電気情報学群・通信工学科 准教授

4

 三寺史夫 北大低温研 教授

5

 的場澄人 北大低温研 助教

6

 高塚徹 北大低温研 技術職員

7

 齋藤智之 防衛大学校・電気情報学群・通信工学科 大学院生

研究目的 　北海道大学低温科学研究所環オホーツク観測研究センターでは、これまで北サハリンに観測所の設置、海洋ブイを流す等によりオホーツク海域の環境観測を行ってきた。観測データの収集は主にデータロガーに記録されたデータを現地にて回収してきた。
　本研究の目的は、オホーツク海域で収集された各種気象観測データを流星バースト通信（MBC:Meteor Burst Communications）を用いて無人、無電源でも長期にわたり安定的かつ効率的に運用できる収集するシステムを構築し、その可能性と性能を探ることである。今年度はMBC送受信局のアンテナ仰角による伝送効率への影響、流星反射領域の推定システムの構築、無線機の小型化に取り組んだ。
　　
研究内容・成果 　サロマ湖キムアネップ岬での気象データ（温度、湿度、風向、風速、日照度など）をMBCシステムを用いて札幌（低温研）まで継続的に伝送する実験を行なっている。サロマ湖・札幌間（約200 km）でのMBCシステムの5素子八木アンテナは、従来、MBCでは大地の影響により水平に対向するように配置させることで電波の放射方向が流星バースト通信のホットスポットに向けて照射されていると言われていたものの、設置当初から伝送効率が低い状態が続いていた。一昨年度から3年間にわたり、アンテナの最大放射方向が25度、45度、65度となるように上方に仰角を持たせて設置して伝送実験を行った結果、45度の仰角の場合に伝送効率が最大となることが明らかとなり、同時に検討したシミュレーション結果とも一致することが確認された。通常、MBCは見通し外通信で使用されることが多いため、特にサロマ湖〜札幌間のような近距離でのMBC実験例が無かったため、本実験により近距離でのMBC運用時の参考となる貴重なデータが得られた。
　伝送効率のさらなる改善を目指し、4本のアンテナを用いた電波干渉計を横須賀（防大）に設置し、電通大で開発されたトータルレコーダと併用して流星による反射のホットスポットを推定するシステムを構築した。受信信号の検出には振幅2乗コヒーレンス値を用いた閾値を適用することで、電波到来方向の仰角、方位角ともにほぼ正確に算出することが可能となった。流星バーストの発生高度が80〜100 km付近であることを考慮し、札幌〜横須賀間のホットスポットを推定したところ、従来の理論とほぼ一致しており、現在は固定の指向性アンテナを用いているが、今後は得られた推定ホットスポット方向に指向性を持たせるアクティブアレーアンテナ等を適用することで、伝送効率の向上を図ることができると思われる。
　無線機の小型化については、前年度は固定文字の伝送に限定されていたものに改良を加え、センサーにより取得した任意の10バイトデータをパケット化する変調回路を試作し、札幌〜東京・沼津間で108ビットの可変データパケットを2400 bpsのBPSK（副搬送波4800 Hz）で伝送する実験を行った。S/N比とパケット復元率の関係を調べたところ、受信側において、48 kHzサンプリングではS/Nが6 dB以上、96 kHzサンプリングではS/Nが4 dB以上でBER (Bit Error Rate) が0%の伝送が可能であることが明らかとなった。48 kHzサンプリングではS/Nが3 dB以上、96 kHzサンプリングではS/Nが2 dB以上あれば、伝送時にエラーが生じていても再送要求を掛けることでデータ伝送が可能となることが確認された。この結果により、これまでのトーン伝送実験のトーン検出の閾値としていた3 dBのS/Nが妥当な値であったことも検証された。
　　
成果となる論文・学会発表等 [1] T. Saito，T. Kamei，et al.:"A Study of the Total Recording System for MBC with FM Broadcast Wave，" 16th ANTEM， No.74，July 2014.

[2] 岸祐介，遠藤隼也ほか：“都市部での流星バースト通信におけるトーン信号検出”，数理科学講演会，C104，Aug，2014．

[3] 平阪健太，若林良二ほか：“流星バースト通信におけるパケット伝送実験─BPSK復調─”，数理科学講演会，C101，Aug. 2014.

[4] 齋藤智之，亀井利久ほか：“MBC用トータルレコーダによる信号解析”，信学技法，A・P2014-97，Sept. 2014.

[5] 齋藤智之，亀井利久ほか：“札幌―横須賀間の流星バースト通信路観測（2）”信学ソ大，B-1-21，Sept. 2014.

[6] 岸佑介，大門寛ほか：“流星バースト通信におけるパケット伝送実験-相関を用いたBPSK復調の同期-”，信学会生会研究発表会，127，Feb. 2015.

[7] 齋藤智之，亀井利久ほか：“流星バースト通信用トータルレコーダによる電波到来方向推定”，信学学生会研究発表会，75， Feb. 2015.

[8] 齋藤智之，亀井利久ほか：“札幌―横須賀間における流星バースト通信路の性質に関する考察”，信学総大，B-1-3， Mar. 2015.