Study on signal processing for Heterodyne Doppler Wind Lidar

• Project/Area Number: 15K06129
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: Ishii Shoken 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 主任研究員 (70359107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): バロン フィリップ 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 主任研究員 (00747561) ; 村田 健史 国立研究開発法人情報通信研究機構, 総合テストベッド研究開発推進センター, 研究統括 (20274342)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 光計測 / ライダー / 風計測 / ドップラー / 光ヘテロダイン検波 / 信号処理 / ドップラー風ライダー / 衛星シミュレータ / 地表面散乱 / 衛星観測 / 衛星姿勢 / 姿勢精度 / リモートセンシング / 計測工学 / ドップラーライダー / 衛星シミュレーター

Outline of Final Research Achievements

In order to optimize measurement performance of a future space-based Doppler Wind Lidar with the heterodyne detection system, a pseudo-truth atmospheric field with inhomogeneous atmosphere and aerosol data set calculated using a global aerosol model were installed in a full-fledged space-based Doppler Wind Lidar simulator. Retrieval algorithms for assuming wind data were highly advanced using the pseudo-truth atmospheric field and the aerosol model.
The measurement performances of the future space-based Doppler Wind Lidar with the full-fledged coherent Doppler Wind Lidar simulator have been studied on the relation between the signal to noise ratio and wind measurement error, and statistically-expected wind measurement errors. Feasibility study has been made on attitude control accuracy required for the satellite optical sensor system on the basis of zero-Doppler wind speed of the pseudo-ground surface simulated by the full-fledged coherent Doppler Wind Lidar simulator.

Research Products

• [Journal Article] Feasibility Study for Future Space-Borne Coherent Doppler Wind Lidar, Part 3: Impact Assessment Using Sensitivity Observing System Simulation Experiments (2018)
  • Author(s): Okamoto, K., T. Ishibashi, S. Ishii, P. Baron, K. Gamo, T. Y. Tanaka, K. Yamashita, and T. Kubota
  • Journal Title: Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II Volume: 96 Issue: 2 Pages: 179-199
  • DOI: 10.2151/jmsj.2018-024
  • NAID: 130006694324
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Network Quality Check Tool via HpFP Protocol on WINDS Satellite Link (2018)
  • Author(s): Murata, K. T., Yamamoto, K., Pavarangkoon, P., Suzuki, K., Asai, T., Kan, T., Muranaga, K., Mizuhara, T., Kagebayashi, Y., Kakizawa, Y. and Yahata, M.
  • Journal Title: J.ournal of National Institute of Infomation and Communications Technology Volume: 64 Pages: 167-176
  • Open Access
• [Journal Article] HpFP プロトコルによるWINDS 衛星の回線品質検査 (2018)
  • Author(s): 村田健史, 山本和憲, Pavarangkoon Praphan, 鈴木健治, 浅井敏男, 菅智茂, 村永和哉, 水原隆道, 影林佑哉, 柿澤康範, 矢羽田將友
  • Journal Title: NICT季報／研究報告 Volume: 63 Pages: 153-162
  • NAID: 130007660303
  • Open Access
• [Journal Article] Feasibility Study for Future Space-Borne Coherent Doppler Wind Lidar, Part 1: Instrumental Overview for Global Wind Profile Observation (2017)
  • Author(s): Ishii, S., P. Baron, M. Aoki, K. Mizutani, M. Yasui, S. Ochiai, A. Sato, Y. Satoh, T. Kubota, D. Sakaizawa, R. Oki, K. Okamoto, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. T. Sekiyama, T. Maki, K. Yamashita, T. Nishizawa, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Journal Title: Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II Volume: 95 Issue: 5 Pages: 301-317
  • DOI: 10.2151/jmsj.2017-017
  • NAID: 130007346989
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Feasibility Study for Future Spaceborne Coherent Doppler Wind Lidar, Part 2: Measurement Simulation Algorithms and Retrieval Error Characterization (2017)
  • Author(s): Baron, P., S. Ishii, K. Okamoto, K. Gamo, K. Mizutani, C. Takahashi, T. Itabe, T. Iwasaki, T. Kubota, T. Maki, R. Oki, S. Ochiai, D. Sakaizawa, M. Satoh, Y. Satoh, T. Y. Tanaka, and M. Yasui
  • Journal Title: Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II Volume: 95 Issue: 5 Pages: 319-342
  • DOI: 10.2151/jmsj.2017-018
  • NAID: 130007346988
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Study on measurement performance of future space-based Doppler wind lidar in Japan (2017)
  • Author(s): S. Ishii, K. Okamoto, P. Baron, T. Ishibashi, T. Tanaka, T. Sekiyama, T. Maki, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, K. Yamashita, K. Gamo, S. Ochiai, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Journal Title: 2017 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium Volume: none Pages: 4238-4241
  • DOI: 10.1109/igarss.2017.8127938
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 衛星搭載コヒーレントドップラー風ライダーシミュレーターを用いた地表面散乱のゼロドップラー速度に関する研究 (2017)
  • Author(s): 石井昌憲、Baron Philippe、村田健史、岡本幸三、石橋俊之、田中泰宙、関山剛、眞木貴史、蒲生京佳、高橋千佳子
  • Journal Title: 第35回レーザセンシングシンポジウム予稿集 Volume: none Pages: 56-57
  • Open Access
• [Journal Article] A web-based real-time and full-resolution data visualization for Himawari-8 satellite sensed images (2017)
  • Author(s): Murata, K.T., Pavarangkoon, P., Higuchi, A., Toyoshima, K., Yamamoto, K., Muranaga, K., Nagaya, Y., Izumikawa, Y., Kimura, E. and Mizuhara, T.
  • Journal Title: Earth Sci. Inform. Volume: 11, 2 Issue: 2 Pages: 217-237
  • DOI: 10.1007/s12145-017-0316-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Measurement Performance Assessment of Future Space-Borne Doppler Wind Lidar for Numerical Weather Prediction (2016)
  • Author(s): Ishii, S., K. Okamoto, P. Baron, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, K. Yamashita, S. Ochiai, K. Gamo, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Journal Title: SOLA Volume: 12 Issue: 0 Pages: 55-59
  • DOI: 10.2151/sola.2016-012
  • NAID: 130005128582
  • ISSN: 1349-6476
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Recent activities of coherent Doppler Wind Lidar at NICT (2018)
  • Author(s): S. Ishii, A. Sato, M. Aoki, K. Akahane, S. Nagano, K. Mizutani, H. Iwai, K. Okamoto, P. Baron, S. Ochiai, and M. Kubota
  • Organizer: Working Group on Space-Based Lidar Winds
• [Presentation] Observing system simulation experiment (OSSE) for future space-based Doppler wind lidar in Japan (2017)
  • Author(s): 岡本 幸三, 石井 昌憲, Baron Philippe, 石橋 俊之, 田中 泰宙, 蒲生 京佳, 久保田 拓志
  • Organizer: NOAA Working Group on Space-Based Lidar Winds
  • Place of Presentation: ニューポートニュース市（米国）
  • Year and Date: 2017-03-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] STUDY ON MEASUREMENT PERFORMANCE OF FUTURE SPACE-BASED DOPPLER WIND LIDAR IN JAPAN (2017)
  • Author(s): S. Ishii, K. Okamoto, P. Baron, T. Ishibashi, T. Tanaka, T. Sekiyama, T. Maki, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, K. Yamashita, K. Gamo, S. Ochiai, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Organizer: 2017 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 衛星搭載コヒーレントドップラー風ライダーシミュレーターを用いた地表面散乱のゼロドップラー速度に関する研究 (2017)
  • Author(s): 石井昌憲、Philippe Baron、村田健史、岡本幸三、石橋俊之、田中泰宙、関山剛、眞木貴史、蒲生京佳、高橋千佳子
  • Organizer: 第35回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] 地表面散乱を用いた衛星搭載ドップラー風ライダーシミュレーターによる校正検討 (2017)
  • Author(s): 石井昌憲, Baron Philippe, 村田 健史, 岡本, 幸三, 蒲生, 京佳, 高橋, 千佳子, 石橋, 俊之, 田中泰宙, 関山剛, 眞木貴史
  • Organizer: 日本気象学会2017年度秋季大会
• [Presentation] Observing System Simulation Experiment (OSSE) for a future Doppler Wind Lidar satellite in Japan (2017)
  • Author(s): P. Baron, S. Ishii, K. Okamoto
  • Organizer: EGU general assembly
• [Presentation] Preliminary results of observing system simulation experiment (OSSE) for future space-based Doppler wind lidar (2017)
  • Author(s): 岡本 幸三、石橋 俊之、石井 昌憲、Baron Philippe、蒲生 京佳、田中 泰宙、久保田 拓志
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
• [Presentation] Measurement Performance Assessment of Future Space-Borne Doppler Wind Lidar for Numerical Weather Prediction (2016)
  • Author(s): P. Baron, S. Ishii, K. Okamoto, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Y.Tanaka, K. Yamashita, S. Ochiai, Kyoka Gamo, M. Yasui, Riko Oki,M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Organizer: 日本気象学会2016年度秋季大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県, 名古屋市）
  • Year and Date: 2016-10-28
• [Presentation] 将来衛星搭載風ライダーのための観測システムシミュレーション実験 (2016)
  • Author(s): 岡本 幸三, 石井 昌憲, Baron Philippe, 石橋 俊之, 田中 泰宙, 蒲生 京佳, 久保田 拓志
  • Organizer: 第34回レーザセンシングシンポジウム
  • Place of Presentation: 野沢温泉スパアリーナコンベンションホール（長野県, 下高井郡）
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] Observing system simulation experiment (OSSE) for future spaceborne Doppler wind lidar in Japanv (2016)
  • Author(s): K. Okamoto, S. Ishii, P. Baron, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. Kubota, and K. Gamo
  • Organizer: AOGS 13th Annual Meeting
  • Place of Presentation: 北京（中国）
  • Year and Date: 2016-08-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Recent results from feasibility study of space-based Doppler Wind Lidar in Japan (2016)
  • Author(s): K. Okamoto, S. Ishii, P. Baron, R. Oki, M. Satoh. and T. Iwasaki
  • Organizer: 18th Coherent Laser Radar Conference
  • Place of Presentation: ボルダー市（米国）
  • Year and Date: 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Observing Simulation System Experiment (OSSE) of Spaceborne Doppler Wind Lidar in Japanv (2016)
  • Author(s): K. Okamoto, S. Ishii, P. Baron, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. Kubota, R. Oki, and K. Gamo
  • Organizer: 10th SPIE Asia-Pacific Remote Sensing Symposium
  • Place of Presentation: ニューデリー（インド）
  • Year and Date: 2016-04-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurement performance of future space-based Doppler lidar (2016)
  • Author(s): S. Ishii, P. Baron, K. Okamoto, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. T. Sekiyama, T. Maki, K. Yamashita, Y. Satoh, T. Kubota, D. Sakaizawa, S. Ochiai, M. Yasui, M. Satoh, T. Iwasaki, K. Gamo, C. Takahashi
  • Organizer: 10th SPIE Asia Pacific Remote Sensing Symposium
  • Place of Presentation: ニューデリー（インド）
  • Year and Date: 2016-04-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ドップラー風ライダーによる大気風観測 (2016)
  • Author(s): 石井昌憲, 岡本幸三, 佐藤洋平, 久保田拓司, 境澤大亮, 石橋俊之, 田中泰宙, 関山剛, 眞木貴史, 山下浩史, 西澤智明, 佐藤篤, Philippe Baron, 青木誠,水谷耕平, 落合啓, 沖理子, 佐藤正樹, 岩崎俊樹
  • Organizer: 超低高度衛星の利用に向けたワークショップ（第3回）
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構東京事務所（ 東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-02-29
• [Presentation] Feasibility study for future space-borne Doppler wind lidar (2015)
  • Author(s): S. Ishii, K. Okamoto, T. Kubota, P. Baron, A. Sato, T. Ishibashi, T. Tanaka, T. T. Sekiyama, T. Maki, K. Yamashita, D. Sakaizawa, Y. Satoh, S. Yamawaka, K. Akahane, S. Nagano, T. Umezawa, K. Mizutani, M. Yasui, S. Ochiai, T. Nishizawa, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Organizer: NOAA Working Group on Space-Based Lidar Winds
  • Place of Presentation: NOAA AOML（ 米国フロリダ州マイアミ市）
  • Year and Date: 2015-11-03
• [Presentation] 衛星搭載ドップラー風ライダーシミュレータの開発 (2015)
  • Author(s): 石井昌憲, Philippe Baron, 村田健史, 蒲生京佳, 高橋千佳, 岡本幸三, 田中泰宙, 関山剛, 眞木貴史
  • Organizer: 日本気象学会・2015年度秋季大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（ 京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-10-28
• [Presentation] 超低高度衛星搭載ドップラー風ライダーの実現性検討 (2015)
  • Author(s): 石井昌憲, Philippe Baron, 佐藤篤, 水谷耕平, 落合啓, 久保田拓司, 佐藤洋平, 境澤大亮, 沖理子, 岡本幸三, 石橋俊之, 田中泰宙, 関山剛, 眞木貴史, 山下浩史, 西澤智明, 佐藤正樹, 岩崎俊樹
  • Organizer: 第59回宇宙科学技術連合講演会
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（ 鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-10-09
• [Presentation] 超低高度衛星搭載ドップラー風ライダーによる風観測 (2015)
  • Author(s): 石井昌憲 , Philippe Baron, 水谷耕平, 落合 啓, 境澤大亮, 久保田拓司, 沖 理子, 佐藤 篤, 岡本幸三, 石橋俊之, 田中泰宙, 関山 剛, 眞木貴史, 山下浩史, 西澤智明, 佐藤正樹, 岩崎俊樹
  • Organizer: 第33回レーザセンシングシンポジウム
  • Place of Presentation: 大田区産業プラザPIO コンベンションホール（ 東京都大田区）
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] Conceptual idea for future space-borne Doppler Wind Lidar (2015)
  • Author(s): S. Ishii, K. Okamoto, Y. Satoh, A. Satod, P. Baron, T. Kubota, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Tanaka, T. Nisizawa, M. Yasui, K. Mizutani, S. Ochiai, S. Yamawaka, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場（ 千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Remarks] 宇宙からの風
  • URL: http://www2.nict.go.jp/res/lidar/p7.html
• [Remarks] ドップラーライダーによる宇宙からの風観測を考える検討会
  • URL: http://spacebornedopplerlidar.nict.go.jp/