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

 和田忠浩 静岡大学・工学部・電気電子工学科 准教授

3

 椋本介士 静岡大学・工学部 技術職員

4

 亀井利久 防衛大学校・電気情報学群・通信工学科 准教授

5

 高崎和之 都立産技高専・ものづくり工学科 准教授

6

 三寺史夫 北大低温研

7

 的場澄人 北大低温研

8

 高塚徹 北大低温研

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。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 　共同研究当初に検討を開始し、設置、試験運用を行っている流星バースト通信システムを利用して、サロマ湖（キムアネップ岬）に設置したリモート局によって各種気象センサーで計測したデータを札幌（北大低温研）に設置したマスター局に転送し、札幌でデータ収集を行っている。
　前年度までの研究成果により近距離（サロマ湖〜札幌間で約200km）における流星バースト通信の良好な伝送結果が得られたことから、本年度4月より新たに横須賀（防衛大内）に遠距離伝送用のマスター局を設置し、札幌と横須賀とで相互にデータ補間してサロマ湖で計測したデータの100%収集を目指す実験を実施した。その結果、マスター局を二重化することで散在流星の減少する冬季においても大幅なデータ欠損無く収集できることが確認された。現在は手動で補完しているが、今後はインターネット回線を用いて補完の自動化を図ることが必要である。実験時、サロマ湖に設置したアンテナの水平面内指向性は横須賀方向に設定しており、指向性範囲外となる札幌との間ででも通信回線が開かれることが確認されている。このことは通信に寄与する流星バースト（長円筒状の電離気体柱）は通信2点間の直線距離上空近辺に存在する訳ではないことを示唆しており、今後詳細に解明する必要がある。
　また、その通信に関与する流星バーストが多く存在する空域（ホットスポット）を推定する研究も昨年度から本格化しており、今年度はスペクトラム拡散通信等で用いる擬似雑音コードの送信とGPSを用いた時刻同期とを利用して送信点から受信点までの距離を正確に測定する実験を行った。昨年度の予備実験では数kmの誤差が残った測距結果となったが、今年度は送受信機内で発生する遅延時間を見直し、再度実験を実施した結果、かなり精度良く測距結果が得られた。この測距結果と過去に実験実施して論文発表した流星バースト通信の電波到来方向の推定法とを融合させることでホットスポットの解明が可能となるため、今後は本格的な電波到来方向システムを設置して流星ホットスポットの解明にも努め、上述水平面内指向性と併せて最適なアンテナ仰角・方位角の設定を追求する必要がある。
　さらに、今年度は流星バースト通信を用いた気象データ伝送時の変調方式について、OFDMを採用して新たなシミュレーションと実験を実施した。シミュレーションからは、流星バースト通信のように減衰特性が時間的に指数減少する回線においては、これまでデータの変調に用いていたBPSKに比べてOFDMの方が有利であり、高効率なデータ伝送が可能である結果が得られた。そこで本年度12月から実際のデータ伝送実験を開始し、現在は受信データの蓄積と解析を行っている。
　無線機の小型化を目指してワンチップマイコンによる気象データをパケット化してBPSK信号を発生させる試作を継続しているが、今後はOFDMを発生する小型基板の試作も必要となる。
　　
成果となる論文・学会発表等 [1] 岡井，平阪，亀井，高崎，若林，三寺：“流星バースト通信のホットスポット解析のためのPN符号発生装置の開発と基礎実験”，信学技報，A・P2016-31，2016.06

[2] 平阪，岡井，亀井，高崎，若林，高塚，三寺:“流星バースト通信を用いた気象観測データ伝送実験”，信学技報，A・P2016-32，2016.06

[3] 平阪，岡井，亀井，高崎，若林，高塚，三寺：“MBCシステム構築のための2局からのデータ伝送実験”，信学ソ大，B-1-18，2016.9

[4] 高崎，若林，亀井，高塚，三寺：“OFDMを用いた流星バースト通信に関する検討”，信学ソ大，B-1-19，2016.9

[5] 山田，高崎，若林，亀井，三寺：“流星バースト通信におけるコスタスループを用いたBPSK復調の検討”，信学総大，B-8-30，2017.3

[6] 高崎，若林，亀井，高塚，三寺：“OFDMを用いた流星バースト通信に関する検討(2)”，信学総大，B-8-31，2017.3

[7] 岡井，平阪，亀井，高崎，若林，三寺：“MBCホットスポット解析システムの構築と評価実験”，信学総大， B-1-28，2017.3

[8] 大川，長澤，亀井，若林，高塚，三寺：“流星バースト通信路上で生じる偏波面の変化の観測”，信学総大，B-1-29，2017.3