2020 Fiscal Year Research-status Report
宇宙の渚の構造を地上定常計測から推定する手法開発とその技術伝承
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17K06478
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| Research Institution | Ishikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
深見 哲男 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 嘱託教授 (60115269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 亮一 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (10435422)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 計測工学 / 下部電子層 / イオノグラム / シミュレーション工学 / 宇宙の渚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，宇宙の渚と呼ばれる下部電離層を，総合的な地上定常計測システムのデータを用いて電離層電子密度分布を推定する手法を開発することを目的としている。この定常的な観測データとして，日本では，まず，情報通信研究機構のイオノグラムがある。これは，現在国分寺などの国内4か所において15分毎に定常的に観測されている。そして，これに申請者等が行う中波強度観測等を加味する。一方，推定手法の開発として，イオノグラムから下部電離層上部の電子密度分布を推定し，中波帯の強度観測資料等の減衰特性からより低い部分の電子密度分布を推定していく。
申請者等が考案したイオノグラムから下部電離層電子密度分布を推定する手法を開発することに主眼に置いた。まず，ロケット実験のデータと比較することによって手法の信頼性を2018年の国際会議（PIERS）で示した。次に，国際参照電離層（IRI）と実際の情報通信研究機構のイオノグラムの違いを一例で示し，この例に関してイオノグラムからIRI電子密度分布を修正して推定できることを示し，2019年の国際会議(PIERS)で発表した。また，この電子密度分布推定シミュレーション計算法を2020年度の国際会議(URSI-2020)のIRI部門で発表予定であったが，COVID-19のため1年延期され，2021年8月28日～9月04日の国際会議(URSI-2021)で発表予定である。
また，2012年5月21日に日本を通過した金環日食時，申請者等は，日食における下部電離層変化に着目し，中波強度観測を行っている。今回，金環日食時と日射強度が同等であった2019年1月6日に発生した日本の部分日食も同様に中波観測を行い， 1月6日の部分日食との差異を調べたが，従来説では説明が困難な結果となり，新たな課題となっている。この課題も，URSI-2021で発表・調査する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
COVID-19による勤務（授業）形態の変化に対応するなど，2020年度は現業（教育）の革新を優先させたため，研究に関する進展が，ほとんどできなかった。また，予定していた海外国際会議での発表調査が2021年に延期され参出張・参加費用維持のため，研究費を費やせなかった。そこで，研究の進捗状況としては以下のとおり，遅れていると思われる。
情報通信研究機構のイオノグラム資料から電離層電子密度分布を具体的に推定し，2019年6月の国際会議（PIERS-2020）で発表し，推定技法の発表を，2020年の国際電波科学連合（URSI)の国際会議で行い最終的な検討調査を行う予定であったが，COVID-19により2021年度に開催が延期された。そこで，2020年度の研究動向を調査するため，アンテナ伝搬国際会議(ISAP2020)においてUHF帯観測の研究成果発表と共に学会調査したが，進展がみられなかった。やはり，2021年のURSIの国際電波科学連合の国際会議でIRI部門での発表調査で最終的な検討を行うしかない。したがって，推定シミュレーション開発に関する研究成果に対して，おおむね順調に推移したが，進捗状況としては遅れていると思われる。
総合観測システムの構築に関しては，COVID-19による学校休業の影響等により，中波観測システムと長波（標準電波）観測システムを結合した観測システムの起動等が困難になっており，遅れていると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2020年度は，COVID-19対応のための遠隔授業用の授業資料を新規に作成するため，かなり研究時間が奪われた。そこで，研究年度を1年間延長した。その中において，最終の2021年度は，以下の研究を推進する。
イオノグラムから下部電離層電子密度分布の推定シミュレーション技法開発に関する研究成果は，ほぼ研究目的を達成し，後は最終的な発表調査のみとなっており，当初の研究目的をほぼ達成している。
更に，イオノグラムで観測できない低電子密度分布の推定に関して，まず，申請者等がすぐに情報を得ることができる中波強度観測と標準電波観測の同時観測システムを起動させる。これにより電離層E層下部からD領域の情報を得ることができるので，イオノグラムが測定できないＥ層下部の電離層の推定法を改善させる研究を行う。
また，イオノグラムから下部電離層電子密度の推定法は，受信したイオノグラムの強度も評価し，推定に使用できる。しかし，現在，そのイオノグラムの受信強度の詳細をまだ使っていない。そこで，新たな研究として過去の情報通信研究機構の公開イオノグラム資料からイオノグラム送受信機の性能評価を調査研究し，電離層での反射係数を見積もる。これによって，申請者等のシミュレーション技法が更に向上することが期待されるので研究していきたい。
一方，2012年の金環日食と2019年の部分日食を中波強度で受信比較した結果から，従来説では説明が困難になっている問題も合わせて検討研究していきたい。
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| Causes of Carryover |
COVID-19のため，2020年度にイタリア・ローマで予定していた国際会議(URSI）が現地発表とオンラインの並行開催で2021年8月28日～9月04日に移行した。申請者としては，URSIにおけるIRI部門担当者から今後の動向を議論したかったので，その渡航旅費のため，2020年度は使用をひかえていた。しかし，現状からオンラインによる学会参加を余儀なくされそうである。そこで，学会参加費などの必要経費とシミュレーション技法が更に向上させるための必要経費に充てたい。
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