2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of a space environment monitoring system using lightning whistlers detected by microsatellite
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22K19845
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
笠原 禎也 金沢大学, 学術メディア創成センター, 教授 (50243051)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | プラズマ波動 / ディジタル受信器 / 超小型衛星 / 到来方向推定 / ディジタル信号処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽系内プラズマの電磁環境を網羅的に調査するには、小型化した衛星を複数配置した同時多点観測が必須である。超小型衛星による電磁波計測を実現するには、搭載受信器の超小型化と受信した電磁波信号を超高速（準リアルタイム）で機上処理し、必要な情報のみを地上伝送する機能の実現が求められる。
本研究計画では、プログラマブル論理チップ（FPGA）を用いて受信器を大幅に小型・軽量化し、(A) 衛星内から発生する搭載機器由来の雑音を除去する機能と(B) 観測データの連続実時間処理を行う信号処理モジュールを開発する。さらに雷起源の電磁波である雷ホイスラーなどの波動現象を検知・抽出し、波動の到来方向や分散値などの伝搬パラメータを実時間演算する機能を開発することで、超小型衛星に搭載可能な超小型・軽量な雷ホイスラー検出受信器を開発する。
今年度は、開発中の人工雑音除去機能の定量評価を行った。昨年度までに、周波数領域における振幅特性（スペクトル）で良好な雑音除去特性が得られることを確認済みであが、波形レベルでの振幅・位相特性は未確認であった。これに対し今年度は、所望信号に白色雑音や矩形波雑音を混入した信号の雑音除去後の信号が、どの程度、所望信号を正確に再現するかを、疑似信号を用いて、信号対雑音比（SN比）をパラメータとして定量的に明らかにした。
並行して、昨年度から着手している、受信信号中に観測された自然波動信号を検知する、波動イベント検出機能についても検討を行った。昨年度段階では、機上での実時間動作には計算量が過大であることが課題であったが、採用するアルゴリズムを簡素化し、検知性能を大きく損なうことなく計算負荷を削減する方法を考案した。
最終年度は、これらの開発した各モジュールを統合し、実機上での動作検証をめざす。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
雑音除去性能の定量評価に加え、雷起源電波などの自然波動を対象とするイベント検知機能についても実機搭載可能なロジックが確立しつつある。今後、実機検証を進め、問題点の洗い出しと、手法改善を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
雑音除去とイベント検知の両機能は相補的な関係にあり、高い雑音除去性能が得られれば、イベント検知の特性改良につながる。両機能の実装・改良に加え、後段で波動の到来方向推定機能を組み合わせることで、検知した波動イベントの到来方向や分散値の算出に必要な伝搬パラメータを演算する機能を開発する。
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| Causes of Carryover |
本研究課題に必要な経費を計画的に予算執行し、1万円余の残高が発生している。今年度執行額や次年度使用予定額に比して極少額（1%以下）であるため、繰り越して次年度で有効活用する方がよいと判断した。
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[Journal Article] Interhemispheric ionosphere-plasmasphere system shows a high sensitivity to the exospheric neutral hydrogen density: a caution of the global reference atmospheric model hydrogen density2023
Author(s)
Dmytro Kotov, Phil G. Richards, Maryna Reznychenko, Oleksandr Bogomaz, Vladimir Truhlik, Susan Nossal, Edwin Mierkiewicz, Taras Zhivolup, Igor Domnin, Yoshizumi Miyoshi, Fuminori Tsuchiya, Atsushi Kumamoto, Yoshiya Kasahara, Masahiro Kitahara, Satoko Nakamura, Ayako Matsuoka, Iku Shinohara
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Journal Title
Frontiers in Astronomy and Space Sciences
Volume: 10
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Whistler-mode waves in Mercury’s magnetosphere observed by BepiColombo/Mio2023
Author(s)
Mitsunori Ozaki, Satoshi Yagitani, Yasumasa Kasaba, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, Yoshiharu Omura, Mitsuru Hikishima, Fouad Sahraoui, Laurent Mirioni, Gerard Chanteur, Satoshi Kurita, Satoru Nakazawa, Go Murakami
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Journal Title
Nature Astronomy
Volume: 7
Pages: 1309～1316
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Plasma wave observations by the LFAS/WFC onboard the SS-520-3 sounding rocket2023
Author(s)
Takahiro Zushi, Satoshi Kurita, Keigo Ishisaka, Yoshiya Kasahara, Mitsunori Ozaki, Satoshi Yagitani, Yuto Katoh, Takumi Abe, Keisuke Hosokawa, Yasunobu Ogawa, Yoshifumi Saito, Hirotsugu Kojima
Organizer
35th URSI General Assembly and Scientific Symposium (URSI GASS 2023)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of KOYOH and Space Science and Technology Education at Kanazawa University2023
Author(s)
Tomohiko Imachi, Satoshi Yagitani, Daisuke Yonetoku, Yoshiya Kasahara, Tatsuya Sawano, Ichiro Jikuya, Yasuhiro Shoji, Makoto Arimoto, Shoya Matsuda, Mitsunori Ozaki, Ryuichi Fujimoto
Organizer
35th URSI General Assembly and Scientific Symposium (URSI GASS 2023)
Int'l Joint Research
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