| 研究課題/領域番号 |
21K19848
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
市川 香 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40263959)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| キーワード | GNSS / 海面反射波 / フェリー観測 / 位相干渉計 / 有義波高計測 / GNSS-Reflectometry |
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| 研究実績の概要 |
正確な波浪予測には現場の波浪観測データが不可欠だが，静止したプラットフォームを利用しにくい洋上では，現場波浪計測は限定されている。本研究では，GPSをはじめとする測位衛星（GNSS）を利用して，航行する船舶から波高と波浪周期を計測する手法を開発する。
具体的には，対馬海峡を毎日往復するフェリー「ニューかめりあ」にGNSS受信アンテナを設置し，衛星からの直達波と海面反射波の混合波を受信する。衛星からアンテナまでの経路は海面で反射する方が長くなるため，直達波より反射波の位相が遅れ，両者の位相干渉によって混合波の信号強度は変化する。波高による海面の上下動で生じる直達波と反射波の干渉縞を，測位観測で通常用いられる1Hz程度よりもずっと高頻度に信号強度を計測することで計測し，波高の推定を行う。
受信アンテナの取り付け位置を試行錯誤した結果，上空へも海面へも間に遮蔽物がなく，かつ船体からのGNSS反射波の影響を受けにくいように反射波用の下向きアンテナを船側に近づけるのが最適であることが判明した。
実際の受信信号では，波高が高いほど受信強度に短周期の変動が生じており，干渉縞の痕跡であると考えられる。観測は，干渉縞の周期変動を記録頻度でエイリアシングしたものになるので，高頻度に記録しないと元の干渉縞を正しく推定できない。対馬海峡の場合，10Hz以上の高頻度観測が望ましいことが分かった。ただし，より波高の高い海域では干渉縞の周期がさらに短くなるため，より高頻度記録が必要になることが予測された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度の主目標である船舶への受信機の取り付けに成功しており，試行錯誤の後に最適な取り付け位置・記録方法に関する知見を得た。取得したデータについても，おおむね予想通りの変動が得られており，サンプル数を重ねることで実用的な推定アルゴリズムが作成できると期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
使用する船舶が2022年4月末にドック入りするので，受信機器のさらなる改良を施す。データを蓄積しつつ，現場観測データと比較することで実用的なアルゴリズムを作成する。
一方，比較的穏やかな対馬海峡の海況条件で作成したアルゴリズムが，波高がより高い外洋域でも利用できるかどうかを確認する必要がある。次年度以降は，太平洋を航行するフェリーへの機器の取り付けを検討する。
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