| Project/Area Number |
22K19845
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
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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 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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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 Research at the Start |
超小型衛星を用いて、電波の伝搬特性を活かしたリモートセンシングによる地球磁気圏の電磁環境モニタの道を拓く。そのため、
(A) 衛星内部から混入する人工雑音を衛星上の実時間演算で抑圧する技術
(B) 雷起源電波を検知し、到来方向や伝搬遅延特性を表すパラメータを実時間演算する技術
を開発し、超小型衛星に搭載可能な小型・軽量なディジタル受信器の基礎設計を行う。
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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自然由来の電磁波動現象を検知・抽出し、抽出した波動の到来方向や偏波情報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。
これまでに、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するとともに、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の再現性を、信号対雑音比（SN比）をパラメータとして評価済みである。一方で、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、機上での実時間計算負荷を考慮した処理ロジックを回路シミュレータ上で動作検証済である。
今年度は、これらの成果を統合した総合動作を、評価用FPGAボードを用いて検証・評価を進めていた。当初計画では今年度が最終年度であったが、申請者らが提案する超小型衛星(IMPACT）計画の実現の見通しが立ったため、研究期間を1年延長し、衛星搭載品相当のFPGA(BBM品)に最適化して開発機能の完成度向上を目指すこととした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定では、令和6年度を最終年度として研究を遂行していたが、2年後に打ち上げが見込まれる超小型衛星（IMPACT計画）を想定した実機検討を進めるため、計画を1年延長した。雑音除去性能の定量評価や、自然波動イベントの検知機能などのロジックレベルでの動作実績をもとに、今後、実機検証を進める。
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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等を組み合わせて、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できるモジュールをフライトモデルレベルまで完成度を高める。
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