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

 高崎和之 都立産技高専・ものづくり工学科 准教授

5

 三寺史夫 北大低温研 教授

6

 的場澄人 北大低温研 助教

7

 高塚徹 北大低温研 技術職員

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、海洋ブイを漂流させる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。近年は衛星通信回線を用いたデータ伝送も可能であるが、回線使用料や通信機材が高額となる欠点がある。
　本共同研究の目的は、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廉価でシンプルなシステムを構築し、その可能性と性能を探ることである。
　　
研究内容・成果 　環オホーツクにおける気象データ収集システムとしてサロマ湖（キムアネップ岬）ならびに札幌（北大低温研内）に設置した流星バースト通信システムは、通常見通し外通信（200kmを超える遠距離）に用いられる流星バースト通信システムの近距離への応用である。これまでのデータ伝送実験結果から、近距離通信時に独特のデータ欠損率が見られることが分かり、これを改善するため、両通信実験局のアンテナ仰角を年度ごとで25度、45度、65度と変化させて4年間にわたりデータ欠損率を継続測定した結果、流星バーストの発生高度を100km付近と仮定して幾何的に求めた予想最適アンテナ仰角の45度とした場合にデータ欠損率が大幅に改善され、ほぼ100％に近いデータ伝送率が得られることが確認できた。このことで、近距離における流星バースト通信においてはデータ欠損率を改善するためにはアンテナ仰角が最も重要なファクターであるとの結論を得て、サロマ湖〜札幌間のデータ伝送実験システムを撤収した。
　データ誤り率の改善とデータ伝送システムの小型化を目指しているソフトウエア無線技術を用いたデータ伝送方法の検討については、昨年度までの固定データ伝送実験システムを進めて、低温研内に設置したIC温度センサーからのデータをベースバンド4800Hzの搬送波でパケットをBPSK変調する小型変調器を完成させ、札幌〜東京間で40時間にわたる観測データの連続伝送実験も良好な結果を得ている。さらに、伝送に使用しているBPSKの復調方式に対する検討として、これまでは同期検波による復調のみであったが、より高速な処理を目指して遅延検波による復調方式の検討も開始し、処理が簡便となる遅延検波の場合でも相関を用いたパケット検出を行うことにより同期検波と遜色なくビット誤り率が改善可能であることが確認された。
　さらに、流星バーストによる電波の反射地点が集中する空域（ホットスポット）を推定する検討については、トータルレコーダと4本のアンテナを用いた干渉計により電波の到来方向を推定するシステムに加えて、今年度はPN符号系列の送信とGPSを用いた時刻同期から、反射点を精度よく算出するシステムの開発も新たに手がけた。これまでは流星の高度を100kmと仮定して反射地点の位置を擬似的に算出していたが、本手法を用いれば電波の到来方向と伝搬距離を同時に推定・算出することができ、ホットスポットをより正確に特定することができる。この方式により東京〜横須賀間で直接波を用いて予備実験して得られた算出距離は、地図上求めた距離と10%程度の誤差が含まれていることが分かったが、原因はGPSの測位データに含まれた誤差に起因するものと考えている。今後はこのGPS測位誤差を改善する手法を検討し、より精確な伝搬距離を算出して精確なホットスポットを推定し、北大〜関東間での長距離通信においても最適なアンテナ仰角設定と伝送能率の改善を図る予定である。
　　
成果となる論文・学会発表等 [1] 齋藤智之，亀井利久ほか:"MBC-TRによる電波到来方向推定のための基礎研究"，信学論，J-98-B，7，pp.635-643，2015.

[2] 岸祐介，若林良二，ほか:"流星バーストを用いたパケット伝送実験 ―遅延検波によるBPSK復調―"，数理科学講演会，C104，2015.

[3] 岡井凜太郎，平阪健太ほか:"PN符号を用いたMBCホットスポット追跡の一手法"，信学ソ大，B-1-1，2015.

[4] 平阪健太，岡井凜太郎ほか:"流星バースト通信を用いた環境観測システムの構築"，信学ソ大，B-1-3，2015.

[5] 岡井凜太郎，平阪健太ほか："PN符号を用いたMBCホットスポット解析のための基礎実験"，信学学生会研究発表会，121，2016.

[6] 平阪健太，岡井凜太郎ほか:"MBCを用いたサロマ―横須賀間におけるデータ伝送実験"，信学学生会研究発表会，123，2016.

[7] 平阪健太，岡井凜太郎ほか:"流星バースト通信を用いた環境観測システムの実データ伝送実験"，信学総大，B-1-13，2016.

[8] 岡井凜太郎，平阪健太ほか:"流星バースト通信路の調査を目的としたPN符号発生装置の開発"，信学総大，B-1-14，2016.