2020 Fiscal Year Annual Research Report
ミリ波で観る地球 - 高精度水蒸気モニターで切り拓く次世代自然ハザード精密予測
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18H03828
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
市川 隆一 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所時空標準研究室, 研究マネージャー (40359055)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 晋介 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 研究マネージャー (30358981)
太田 雄策 東北大学, 理学研究科, 准教授 (50451513)
宮原 伐折羅 国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 研究室長 (90825457)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミリ波放射計 / 水蒸気 / GNSS / 広帯域受信系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミリ波放射計の開発を担う情報通信研究機構(NICT)時空標準研究室では、水蒸気と雲水の吸収帯である17-30GHz帯域の低周波数受信部に加え、酸素の吸収帯(50-60GHz帯)を受信可能な高周波数部、低周波数部を高周波数部を分離するための導波管型偏波分離器(OMT)、及び20-60GHzの帯域を一気に受信可能なフィード作成に成功し、昨年度末までに実質的な有効帯域18-58GHzの常温受信系完成にこぎつけた。一方で、コロナ禍の影響によりNICT等での出勤・出張制限が現在も続いており、実証実験の大半を中止せざるを得ず、年度末にNICT鹿島宇宙技術センターにおいて、試験観測を1回実施したにとどまる。中止した実証実験の中でも、NICTリモートセンシング研究室との協力で実施を予定していた、高指向性評価のための観測が出来なかったのは大きな課題である。また、NICT小金井で実施を予定していた、2台の従来型マイクロ波放射計による南北・東西の4方向スキャン観測も、出勤制限のために動作が不安定な1台のメンテナンスが充分に出来ない状態である。一方で、東北大学では、稠密GNSS観測による水蒸気量の精密測定を実現するために、超低廉なu-blox社製のF9Pチップを用いた精密GNSS観測システムのプロトタイプを完成させた。これとラズベリーパイを組み合わせることでGNSS衛星の搬送波位相を含むデータの連続記録が可能になり、さらに改良を加えて、屋外においてGNSSデータを安価かつ安定的に取得できる目処が立った。加えて、現システムのGNSSチップと競合する低廉化GNSSチップについての情報収集を行い、類似システムをより安価に開発出来るかの検討を始めた。国土地理院においては、破線追跡法により水蒸気伝播遅延量を推定し、これによるGNSS測位解変動の定量的評価を行い、さらに測位解改善効果の検証に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
開発当初からの目標である、水蒸気、雲水、及び酸素の吸収線をカバーする15-60GHzの帯域を受信可能な広帯域フィード開発には成功し、同じく開発を進めて完成した偏波分離器(OMT)と組み合わせた常温受信系全体としては18-58GHzの実効帯域幅を実現できた。一方で、コロナ禍の影響によりNICT等での出張制限が現在も続いており、実証実験の大半を中止せざるを得なかった。例えば、当初計画では、酸素吸収帯の高周波数受信系やフィード、OMTの開発を進めつつ、水蒸気・雲水の吸収帯をカバーする低周波数受信系の実証実験を並行して実施する予定でだったが、これが全く出来なかった。全帯域での常温受信系の完成が年度末となったこともあり、NICT鹿島宇宙技術センターにおいて、3月末に同受信系の試験観測を1回実施したにとどまる。加えて、在宅勤務が続いているため、冷却系の開発にも支障が出ている。一方、東北大学においては、稠密GNSS観測による水蒸気量の精密測定を実現するための超低廉化GNSSチップを用いたGNSS観測システムのプロトタイプを作成することに成功し、概ね順調な進捗と考える。また、国土地理院については、GNSS測位解変動の評価ソフトウェアを構築したものの、実証実験の遅れにより実データによる検証が未達成であり、やや進捗に遅れがある。以上のように、コロナ禍による研究進捗の遅れは無視できず、全体的な研究の進捗としては多少遅れ気味と結論せざるを得ない。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミリ波放射計の開発については、2020年度に開発した周波数変換部と広帯域とフィードを国立天文台から提供された90cm口径のパラボラアンテナに搭載した可搬局の制作に着手する。これの実証実験については、今年度も引き続き、各機関での出張制限・出勤制限が見込まれるため、遠隔地での実施は想定せず、NICT鹿島宇宙技術センターで行う。また、冷却受信機用の冷却容器の設計・試験に着手し、この容器を搭載可能とするための改修を先の可搬局に行い、さらなる実証試験を行う予定である。東北大学では、稠密GNSS観測による水蒸気量の精密測定を実現するための超低廉化GNSSチップを用いたGNSS観測システムの実地での動作試験を行ない、その性能評価を行う。また、現在使用しているGNSSチップに競合する低廉化GNSSチップを用いたGNSS観測システムについて検討を進める。その上で、出張・出勤制限等の条件が緩和された場合は、このGNSS観測システムとミリ波放射計との比較観測、及び地上気象観測を並行して行い、各種データの解析結果を比較する。また、国土地理院が開発したGNSS測位解変動の評価ソフトウェアによる検証も並行して進める。一連の成果は、国際研究会等で報告する予定である。
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