港内水面の長周期振動を誘発する長周期重力波浪のGPS観測システム開発と特性解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360466
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: 神戸商船大学
• Principal Investigator: 河口 信義 神戸大学, 海事科学部, 助教授 (90234690)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 英信 大島商船高等専門学校, 商船学科, 教授 (10043928) ; 出口 一郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029323) ; 石田 廣史 神戸大学, 海事科学部, 教授 (60031473) ; 塩谷 茂明 神戸大学, 海事科学部, 教授 (00105363)
• Keywords: 長周期重力波浪 / KGPS / アレー配置ブイ / 高精度波向き推定 / MUSIC法 / 無線データ伝送

Research Abstract

本年度は神戸商船大学の2号館屋上(陸上固定点)におけるKGPSシステムの測位誤差の評価実験および大阪湾におけるKGPSシステムによる波浪海水中のアレー配置したブイの動特性を実験的に測定することで、測定における種々の諸問題、即ち、マルチパス問題、基地局-移動局間の距離問題、通信手段問題などに対する基礎的な考察を行い、これら問題調査、及びそれらの対応策を検討した。特に、マルチパス問題および波浪中の不規則なアレー配置したブイの挙動に伴うKGPSによる安定した高さ計測において、マルチパス問題はこの測定システムを用いて計測したい長周期重力波の周期と一致する雑音であるために、従来からの手法によってこの雑音を取り除くことは困難となることが予想されたが、海上実験において陸上基地局から数km以内であればKGPSによる安定したブイの高さ計測が可能であることがシミュレーションおよび基礎的な実験からわかった。さらに、オフライン計測結果を処理することで、波浪中のアレー配置したブイの姿勢計測およびMUSIC法を用いて波の方向スペクトル推定行った結果、波長120m程度のうねり(狭帯域波浪信号)に対して1度程度の非常に良い精度で波向きの推定が可能であることがわかった。このことから、本手法が長周期重力波の高精度波向き計測に応用できることもわかった。
次年度は、信号処理方法およびハードウェアー構成をより充実させ、さらに基地局-移動局間無線によるデータ伝送によって実時間に近い計測が可能となるように検討およびシステムを構築することで、複数のGPS受信機(一つは陸上に固定、他はアレー配置したブイ上に設置)を用いることによって、長周期重力波浪の波向き計測を行いたい。

Research Products

• [Publications] 藤井 英信: "アレー配置ブイによるGPS波浪観測システムの提案と波の到来方向推定精度"土木学会海洋開発論文集. 第19巻. 857-862 (2003)
• [Publications] Hidenobu, Fujii: "Development and Experimental results of GPS Wave Direction Finding System"Proceedings of the 16^<th> International Technical Meeting 2003, Institute of Navigation, Portland, USA. 75-83 (2003)
• [Publications] 藤井 英信: "GPSブイアレー波浪観測システムを用いた大阪湾内うねり伝搬方向の計測"土木学会海岸工学論文集. 第50号. 1416-1420 (2003)
• [Publications] You-Ja Yoo: "A Study on Wave Observation System with GPS Arrayed Buoys by Using MUSIC Method"International Journal of Korea Navigation and Port Research. Vol.27,No.6. 667-682 (2003)