惑星探査衛星搭載用インテリジェント波動観測装置の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07740393
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 八木谷 聡 金沢大学, 工学部, 助手 (30251937)
• キーワード: 惑星探査 / 火星探査衛星Planet-B / インテリジェント波動観測装置 / DSP / FFT / Wavelet変換 / ニューラルネットワーク / 自動スペクトル認識

研究概要

文部省宇宙科学研究所により1998年に打ち上げ予定の我が国初の火星探査衛星Planet-B搭載用の低周波波動観測装置(LFA)のための、以下のソフトウェア開発を行った。
1.LFA搭載のDSP上で、FFTおよびWavelet変換を行うためのソフトウェアをC言語で開発し、以前に当研究室で設計、制作されたLFA試作機上のDSPに搭載し、パソコンによるDSPコントロールを行ってその動作を確認した。今後、これらのソフトウェアをアセンブリ言語などを利用して改良、効率化することにより、LFA上で複雑な時間-周波数解析を行い、スペクトルや偏波などの情報を得て、それに応じて観測モードを自動的に切り替えるなどの自律処理が可能となる。
2.火星などの超長距離通信における限られた伝送容量(例えば地球-火星間は通常2kbps)で波動観測データを効率的に地上に送るための手段として、ニューラルネットワークによる自動波動スペクトル確認システムを提案し、UNIX上でC言語によりコーディングを行いその動作を認識した。実際に科学衛星GEOTAILにより地球磁気圏内で観測された波動(コーラスエミッション:数秒の間に周波数が200〜600Hzに変化する特徴を持つ)を本システムに入力して認識テストを行ったところ、約80%以上の認識率が得られた。今後、本システムをLFA搭載のCPUあるいはDSP用にコーディングすれば、火星周辺で観測されるであろう波動の特徴的なスペクトルパターンのみを抽出することが可能となり、地球に転送されるべきデータ量の削減につながるものと期待される。
これらのソフトウェア開発は、Planet-BのLFAのみならず、将来の惑星探査衛星にも搭載されるであろう波動観測装置を、高度に自律して複雑な信号処理を行う「インテリジェントな」ものにするための基礎として非常に有用であると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] I.Nagano,S.Yagitani,H.Kojima and H.Matsumoto: "Analysis of wave normal and Poynting vectors of the chorus emission observed by GEOTALL" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(in press). (1996)
• [文献書誌] S.Yagitani,I.Nagao,H.Matsumoto,Y.Omura,W.R.Paterson,L.A.Frank,and R.R.Anderson: "Generation and propagation of chorus emissions observed by GEOTALL in the dayside outer magnetosphere" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. (in press). (1996)
• [文献書誌] S.Yagitani,T.Toda,I.Nagano,K.Hashimoto,T.Okada,H.Matsumoto,and M.Tsutsui: "Neural network for plasma wave classification onboard satelite" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. (in press). (1996)
• [文献書誌] K.Miyamura,I.Nagano,S.Yagitani,and Y.Murakami: "Full wave calculation of 3d VLF/LF wave fields radiated from a lightning discharge" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. (in press). (1996)