Study on signal processing for Heterodyne Doppler Wind Lidar

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K06129
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 石井 昌憲 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
• Keywords: 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

Outline of Annual Research Achievements

2017年度は、地表面計測からゼロドップラー周波数の検証精度をあげるために、前年度の一次評価結果を基に衛星搭載風ライダーシミュレータのアルゴリズムの改良点の見直しを行った。具体的には、地表面検出法を見直してアルゴリズムの改良を行った。異なる２つの砂漠地域について衛星姿勢を変化させながらゼロドップラー周波数の抽出の疑似観測シミュレーション実験を行い、衛星の姿勢変化による風速測定精度について統計的に評価した。

衛星搭載風ライダーシミュレータによる疑似観測シミュレーション実験の結果、測定誤差はピッチ角とヨー角による寄与が大きく、ロール角の寄与が小さい事が解った。測定誤差は誤差角に対して線形に大きくなる事が解った。また、ピッチ角、ロール角、ヨー角に対し角度誤差0.001°（約4秒）を与え、地表面散乱信号ゼロドップラー速度の誤差を調べたところ0.2m/s未満であった。制御姿勢の校正には精度の高いスタートラッカーが必要となる、前述したようにロール角の寄与が小さいものの、スタートラッカーのロールの誤差は大きいことの注意が必要である。衛星姿勢角度の変化による誤差を0.1m/s未満に抑えるためには、角度誤差を0.0075° （約3秒）程度に抑える必要があることが解った。

衛星搭載風ライダーシミュレータを用いた疑似衛星観測シミュレーション実験結果について、2016年度に投稿した論文2編の改訂を行い2017年度2本が受理された。また、同疑似衛星観測シミュレーション実験の結果を用いて行った観測システムシミュレーション実験に関する論文の投稿を2017年度に行い、2018年度に受理された。

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): 1.K. Okamoto, T. Ishibashi, S. Ishii, P. Baron, K. Gamo, T. Y. Tanaka, K. Yamashita, T. Kubota,
  • Journal Title: J. Meteorol. Soc. Jpn. Volume: 96 Pages: 179-199
  • DOI: https://doi.org/10.2151/jmsj.2018-024
  • 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
  • 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): 3.S. Ishii, P. Baron, M. Aoki, K. Mizutani, M. Yasui, S. Ochiai, A. Sato, Y. Satoh, T. Kubota, Daisuke Sakaizawa, R. Oki, K. Okamoto, Toshiyuki Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. T. Sekiyama, T. Maki, K. Yamashita, T. Nishizawa, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Journal Title: J. Meteorol. Soc. Jpn. Volume: 95 Pages: 301-317
  • DOI: doi.org/10.2151/jmsj.2017-017
  • 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): 2.P. Baron, S. Ishii, K. Okamoto, K. Gamo, K. Mizutani, C. Takahashi, T. Itabe, T. Iwasaki, T. Maki, R. Oki, S. Ochiai, D. Sakaizawa, M. Satoh, Y. Satoh, T. Tanaka, and M. Yasui
  • Journal Title: J. Meteorol. Soc. Jpn. Volume: 95 Pages: 319-342
  • DOI: https://doi.org/10.2151/jmsj.2017-018
  • 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: none Pages: none
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s12145-017-0316-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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] 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
• [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/