ミリメートル精度測距で地球の形と変動を捉える：全球展開型の衛星レーザ測距装置

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H01993
• 研究機関: 一橋大学
• 研究代表者: 大坪 俊通 一橋大学, 大学院社会学研究科, 教授 (70358943)
• 研究分担者: 荒木 博志 国立天文台, RISE月惑星探査プロジェクト, 助教 (10290884) ; 横田 裕輔 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30840540)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 衛星レーザ測距 / 宇宙測地学 / 光計測 / GGOS / 精密軌道決定

研究実績の概要

本研究は，容易に入手可能かつ低価格なコンポーネントにより小型の SLR（衛星レーザ測距）装置を開発・実証し，世界における SLR の位置づけにインパクトを与えようとするものである．
4年計画の最終年にあたる2023年度においては，これまで開発を続けてきたそれぞれのコンポーネントを組み合わせ，1つのパッケージとしてまとめた．国立極地研究所の屋上などで，地上そして人工衛星へレーザパルスを発射し測距試験を行った．数か月にわたる試験と改良を重ねた結果，2023年12月には低軌道の人工衛星への測距観測にはじめて成功した．その後，2024年3月には国土地理院の石岡測地観測局に移設し，長期試験を始めるところである．
衛星測距データの予備的な解析も行っている．1ショットあたりの精度は 7-8 cm であるが，15秒から120秒の区間代表値として作るノーマルポイントデータでは，理論値ながら 3-4 mm を達成している．これは，高繰り返し率のレーザの恩恵により，データの量が区間あたり最大で 500 個取得できることによる．観測装置が小型・低価格であることによる制約はあるが，この精度の測距データが安定的に提供できれば，「使える」宇宙測地技術として普及に貢献できる．
研究代表者・研究分担者の間では非常に緊密な研究推進体制を構築できた．さらに，関係機関の方々から，当初予想をはるかに超える協力の申し出を受けており，本研究への期待は大きい．測地目的に限らず，通信や時刻周波数伝送などの新たな応用分野も開拓画来た．国内はもとより海外からの注目も高く，世界的に SLR 技術の新たな潮流を生み出すことができた．

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Acoustic positioning of closely-flying aircraft for eye safety of space laser applications (2024)
  • 著者名/発表者名: Otsubo Toshimichi、Kobayashi Mihoko、Yokota Yusuke、Kouno Kenji、Araki Hiroshi
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 73 ページ: 982～991
  • DOI: 10.1016/j.asr.2023.09.067
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Representation and interpretation about underwater sound speed gradient field in the GNSS-A observation (2024)
  • 著者名/発表者名: Yokota Yusuke、Ishikawa Tadashi、Watanabe Shun-ichi、Nakamura Yuto、Nagae Koya
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 237 ページ: 902～915
  • DOI: 10.1093/gji/ggae083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GGOS Japan: 宇宙測地技術の拠り所としての10年 (2024)
  • 著者名/発表者名: 大坪 俊通、宮原 伐折羅
  • 雑誌名: 月刊測量 巻: 3 ページ: 18～21
• [雑誌論文] Demonstration of deep-space synchronous two-way laser ranging with a laser transponder aboard Hayabusa2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Noda Hirotomo、Senshu Hiroki、Otsubo Toshimichi、et al.
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 71 ページ: 4196～4209
  • DOI: 10.1016/j.asr.2022.12.057
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cooperative Ocean Survey Method by a UAV and an AUV: State Estimation of the AUV Based on the UAV (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Takumi、Yokota Yusuke
  • 雑誌名: Marine Technology Society Journal 巻: 57 ページ: 24～33
  • DOI: 10.4031/MTSJ.57.4.5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muography (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Hiroyuki K. M., et al.
  • 雑誌名: Nature Reviews Methods Primers 巻: 3 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s43586-023-00270-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Full-Bayes GNSS-A solutions for precise seafloor positioning with single uniform sound speed gradient layer assumption (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shun-ichi、Ishikawa Tadashi、Nakamura Yuto、Yokota Yusuke
  • 雑誌名: Journal of Geodesy 巻: 97 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s00190-023-01774-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First navigation with wireless muometric navigation system (MuWNS) in indoor and underground environments (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Hiroyuki K.M.、Gallo Giuseppe、Gluyas Jon、Kamoshida Osamu、Lo Presti Domenico、Shimizu Takashi、Steigerwald Sara、Takano Koji.、Yang Yucheng、Yokota Yusuke
  • 雑誌名: iScience 巻: 26 ページ: 107000～107000
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.107000
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] みんなでふたたび木星へ，そして氷衛星へ その8 ～JUICE搭載ガニメデレーザ高度計GALA: 打ち上げ・軌道上初期チェックの報告～ (2023)
  • 著者名/発表者名: 塩谷 圭吾、リンゲナウバー カイ、アレクサンダー スターク、フスマン ハウケ、GALAチーム、小林 正規、荒木 博志、木村 淳、野田 寛大、竝木 則行、押上 祥子、東原 和行、齋藤 義文
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌遊星人 巻: 32 ページ: 302～312
  • DOI: 10.14909/yuseijin.32.4_302
  • 国際共著
• [学会発表] IVS and GGOS Japan (2024)
  • 著者名/発表者名: T. Otsubo
  • 学会等名: The 25th Anniversary Event of IVS
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Low-cost, compact, multi-purpose SLR system, Omni-SLR (2024)
  • 著者名/発表者名: T. Otsubo, H. Araki, Y. Yokota, M. Kobayashi, K. Kouno, T. Matsumoto, J. Nakajima, K. Kokado, Y. Aoyama
  • 学会等名: 13th IVS General Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 小型・低価格・多目的の衛星レーザ測距システム Omni-SLR の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大坪 俊通, 荒木 博志, 横田 裕輔, 松本 岳大, 小林 美穂子, 河野 賢司, 土井 浩一郎, 青山 雄一, 高嶋 徹, 柳本 教朝
  • 学会等名: 第67回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] Acoustic positioning system of closely-flying aircraft for SLR eye safety (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Otsubo, M. Kobayashi, Y. Yokota, K. Kouno, H. Araki
  • 学会等名: 2023 Virtual International Workshop on Laser Ranging
  • 国際学会
• [学会発表] 地球の大きさをミリメートルの精度で測るには？ いつの世もからみあう時間と位置 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大坪 俊通
  • 学会等名: 日本測地学会公開講座：世界をつなぐ測地学
  • 招待講演
• [学会発表] Omni-SLRの開発 (1) 光学系サブシステム (2023)
  • 著者名/発表者名: 荒木 博志, 大坪 俊通, 小林 美穂子, 横田 裕輔, 松本 岳大
  • 学会等名: 日本測地学会第140回講演会
• [学会発表] Omni-SLR の開発 (2) 追尾系・制御系サブシステム (2023)
  • 著者名/発表者名: 大坪 俊通, 小林 美穂子, 荒木 博志, 横田 裕輔, 河野 賢司, 松本 岳大
  • 学会等名: 日本測地学会第140回講演会
• [学会発表] Omni-SLR の開発 (3) タイミング計測系サブシステム (2023)
  • 著者名/発表者名: 河野 賢司,横田 裕輔, 大坪 俊通, 荒木 博志, 松本 岳大
  • 学会等名: 日本測地学会第140回講演会
• [学会発表] GGOS Japan: 全球統合測地観測システム (GGOS) のAffiliate としての測地学への貢献 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大坪 俊通, 宮原 伐折羅
  • 学会等名: 日本測地学会賞坪井賞（団体賞）受賞記念講演
  • 招待講演
• [学会発表] Small-size, low-cost, multi-purpose SLR System: Omni-SLR (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Otsubo, H. Araki, Y. Yokota, T. Matsumoto, M. Kobayashi, K. Kouno, K. Doi, Y. Aoyama, T. Takashima, N. Yanagimoto
  • 学会等名: IUGG2023
  • 国際学会
• [学会発表] The 10-year evolution of GGOS Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Otsubo, B. Miyahara, S. Kurihara, Y. Yokota, Y. Takagi, Y. Nakamura, H. Takiguchi, Y. Aoyama, K. Matsuo
  • 学会等名: IUGG2023
  • 国際学会
• [学会発表] 小型・低価格・多目的 SLR システム Omni-SLR の開発進捗報告 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大坪 俊通, 荒木 博志, 横田 裕輔, 松本 岳大, 小林 美穂子, 河野 賢司, 土井 浩一郎, 青山 雄一, 高嶋 徹, 柳本 教朝
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] 全球統合測地観測システム（GGOS）-日本での最近の活動- (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮原 伐折羅, 大坪 俊通, 横田 裕輔, 栗原 忍, Sehnal Martin, Sanchez Laura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] 木星氷衛星探査ミッション (JUICE) 搭載ガニメデレーザ高度計 (GALA): 性能モデルシミュレーション (2023)
  • 著者名/発表者名: 荒木 博志、石橋 高、並木 則行、野田 寛大、小林 正規、塩谷 圭吾、尾崎 正伸、水野 貴秀、齋藤 義文、東原 和行、押上 祥子、鹿島 伸悟、木村 淳、Steinbrugge Gregor、Stark Alexander、Althaus Christian、Del Togno Simone、Lingenauber Kay、Hussmann Hauke
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] Engineering issues of UAV-based GNSS-A observation technology (2023)
  • 著者名/発表者名: Yokota Y, Kaneda M, Hashimoto T, Yamaura S, Kouno K, Hirakawa Y
  • 学会等名: OCEANS 2023 Gulf Coast
  • 国際学会
• [学会発表] GNSS-A観測の機器・角度依存性を検証するための水槽実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔, 石川直史, 永江航也, 中村優斗, 渡邉俊一, 望月将志, 河野賢司, 吉田善吾
  • 学会等名: 海洋音響学会2023年度研究発表会
• [学会発表] 海洋音響工学関連の最新の研究動向 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔
  • 学会等名: 2023年度港湾及び海洋土木技術者のためのROV等水中機器類技術講習会
• [学会発表] UAVによるGNSS-A海底地殻変動観測の実証実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔, 金田政太, 橋本武憲, 山浦秀作, 河野賢司, 平川嘉昭
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
  • 招待講演
• [学会発表] 新しい海面プラットフォーム：UAVの海底測地観測への応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔
  • 学会等名: 第9回海中海底工学フォーラムZERO
  • 招待講演
• [学会発表] Correction for underwater acoustic ranging in GNSS-A related to sound speed structures and signal reading (2023)
  • 著者名/発表者名: Yokota Y, Ishikawa T, Nagae K, Watanabe S, Nakamura Y
  • 学会等名: AGU fall meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Development of UAV technology to realize high-frequency GNSS-A observation: experimental verification (2023)
  • 著者名/発表者名: Yokota Y, Hashimoto T, Yamaura S, Kaneda M, Kouno K, Hirakawa Y
  • 学会等名: Slow2Fast Earthquake Workshop 2023,
  • 国際学会
• [学会発表] Advancement of accuracy and frequency of the GNSS-A seafloor crustal deformation observation (2023)
  • 著者名/発表者名: Yokota Y, Ishikawa T, Watanabe S, Nakamura Y, Nagae K
  • 学会等名: IUGG2023
  • 国際学会
• [学会発表] GNSS-Aによって取得される海洋場の表現 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔, 石川直史, 渡邉俊一, 中村優斗, 永江航也
  • 学会等名: 日本地震学会2023年度秋季大会
• [学会発表] 測地学データポータルについて (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔,データ作業部会
  • 学会等名: 日本測地学会第140回講演会
• [学会発表] Domestic and international situations regarding open data in the field of geodesy (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔, 落唯史, 三井雄太, 瀧口博士
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] GNSS-A観測の機器・角度依存誤差の補正手法の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横田裕輔, 石川直史, 永江航也, 中村優斗, 渡邉俊一, 望月将志, 河野賢司, 吉田善吾
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [備考] 小型・低価格な衛星レーザ測距システム Omni-SLR
  • URL: https://www.miz.nao.ac.jp/rise/node/634.html