地球診断用小型衛星 研究開発拠点の形成 - CEReS - 千葉大学

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地球診断用小型衛星 研究開発拠点の形成 - CEReS - 千葉大学

μ

SAT CP-SAR

地 球 診 断 用 小 型 衛 星

研 究 開 発 拠 点 の 形 成

プログラムリーダー:

環 境 リモートセンシング 研 究 センター・ 准 教 授


ヨサファット テトォコ

スリ

スマンティヨ(39)

メンバー:

大 学 院 理 学 研 究 科 地 球 科 学 コース・ 准 教 授 ・ 服 部 克 巳 (43

43)

大 学 院 融 合 科 学 研 究 科 情 報 科 学 専 攻 ・ 助 教 ・ 難 波 一 輝 (33

33)

大 学 院 理 学 研 究 科 地 球 生 命 圏 科 学 専 攻 ・ 教 授 ・ 佐 藤 利 典 (47

47)

大 学 院 理 学 研 究 科 地 球 生 命 圏 科 学 専 攻 ・ 教 授 ・ 宮 内 崇 祐 (50

50)


発 表

内 容

• 研 究 目 的

• 研 究 体 制

• 研 究 計 画

• 研 究 実 績

• 国 際 的 に

卓 越 した

研 究 拠 点

の 展 望

SAR 画 像

光 学 センサ 画 像

日 本 経 済 新 聞

2009 年 3 月 18 日

合 成 開 口 レーダ

全 天 候 型

昼 ・ 夜 観 測 可 能

高 いコヒーレンシ

多 偏 波 特 性


研 究 目 的

研 究 背 景

現 在 にいたるまで 宇 宙 航 空 研 究 開 発 機 構 (JAXA)、 米 国 航 空 宇 宙 局

(NASA)、ヨーロッパ 宇 宙 機 関 (ESA)、カナダ 宇 宙 庁 (CSA)などが

既 に 合 成 開 口 レーダ(SAR)を 搭 載 した 様 々な 地 球 観 測 用 センサと 人 工

衛 星 を 打 ち 上 げた。これらのセンサと 人 工 衛 星 は 大 型 、 重 量 、 少 偏 波 、

大 電 力 、 長 回 帰 日 、 大 規 模 な 予 算 などの 特 性 をもつ。

研 究 目 的

1 新 型 円 偏 波 合 成 開 口 レーダ(CP-SAR) 搭 載 の 地 球 観 測 用 小 型 衛 星 : 大

学 発 、 小 型 、 質 量 100kg 以 下 、 総 電 力 150ワット 以 下 、 予 算 2 億 円 以 下 な

どのセンサの 開 発

2 地 球 診 断 用 小 型 衛 星 の 開 発 : 世 界 初 のCP-SARをはじめ、 地 殻 変 動 観

測 用 GPS-SAR、 高 感 度 カメラなどを 搭 載 する

3 地 球 診 断 用 小 型 衛 星 研 究 拠 点 :この 小 型 衛 星 を 実 現 するために、 環

境 リモートセンシング 研 究 センター、 大 学 院 融 合 科 学 研 究 科 、 大 学 院

理 学 研 究 科 の 研 究 者 を 結 集 して、 研 究 拠 点 を 形 成 する。

4 本 研 究 拠 点 のプログラム:(1)CP-SAR 搭 載 無 人 航 空 機 (UAV)の 開

発 (2)CP-SAR 搭 載 小 型 衛 星 の 開 発 (3) 地 上 検 証 実 験 (4) 国 際 共 同 研

究 ・ 教 育 ( 国 際 学 会 を 含 む)のプログラムを 行 う。


拠 点 形 成 の 概 念 図

CP-SAR 搭 載 無 人 航 空 機 (UAV)の 開 発

1Spotlight 型 円 偏 波 合 成 開 口 レーダ

2 無 人 航 空 機 (UAV)

3 地 上 局 (テレメトリなど) 究

4CP-SAR 画 像 信 号 処 理


5 自 律 制 御 システム

6SAR 信 号 処 理 など

人 材 の 活 用

人 材 の 輩 出





1 高 精 度 GPSの 実 験

2 反 射 鏡 (CR)の 実 験

3 地 殻 変 動 の 監 視

4 現 地 調 査 ( 地 質 、 植 生 、 雪 氷 など)

5インタフェロメトリSAR・DInSAR

6ポラリメトリSAR

7 電 波 無 響 室 内 実 験

8 外 野 実 験 など

地 上 検 証 実 験


報 社

発 会





地 球 診 断 用

小 型 衛 星 研

究 開 発 拠 点



の優

獲 秀




CP-SAR 搭 載 小 型 衛 星 の 開 発

1 姿 勢 制 御 システム

2 中 央 コマンドシステム

3 電 力 システム ( 太 陽 パネルなど)

学 4 地 上 ・ 通 信 システム

官 5 インフレータブルアンテナ

6 太 陽 電 池 アレーパネル


7 アンテナ 展 開 方 式






人 材 交 流 ・イン

ターンシップ

1シットインプログラム

2インターンシップ

3Professorship program

4Academic Refreshing Program

5ワークショップ( 研 修 会 )

6セミナー

6 国 際 学 会

国 際 共 同 研 究 ・ 教 育


研 究 体 制

• 国 内 体 制

○ 千 葉 大 学

環 境 リモートセンシング 研 究 センター・J.T. スリ スマンティヨ

大 学 院 理 学 研 究 科 地 球 科 学 コース・ 服 部 克 巳

大 学 院 融 合 科 学 研 究 科 情 報 科 学 専 攻 ・ 難 波 一 輝

大 学 院 理 学 研 究 科 地 球 生 命 圏 科 学 専 攻 ・ 佐 藤 利 典

大 学 院 理 学 研 究 科 地 球 生 命 圏 科 学 専 攻 ・ 宮 内 崇 祐

○ 東 京 大 学 ・ 岩 崎 晃

○ 京 都 大 学 ・ 津 田 敏 隆

○ 日 本 大 学 ・ 若 林 裕 之

○ 東 京 海 洋 大 学 ・ 海 老 沼 拓 史

○ 宇 宙 航 空 研 究 開 発 機 構 (JAXA)・ 高 橋 文 穂 ・(ISAS JAXA 鈴 木 睦 )

○ Weathernews 社 、センテンシア 社 、アルテク 社 、ともや 技 術 法 務 事 務 所 、

コスモロジック 社 、 機 械 振 興 協 会 など

• 国 際 体 制

○ ヨーロッパ 宇 宙 機 関 (ESA)・Pierre-Phillippe Mathieu

○ マレーシア・マルチメディア 大 学 工 学 部 ・Koo Voon Chet

○ インドネシア・バンドン 工 科 大 学 ・インドネシア 大 学 ・ガジャマダ 大 学 など

○ ベルギー・ベルギー 科 学 政 策 庁 (BELSPO)・Joost Vandenabeele

○ ポーランド・ワルシャワ 大 学 地 理 学 部 ・Bogdan Zagajewski

○ イラン・テヘラン 大 学 測 量 ・ジオマティク 学 部 ・Jalal Amini

など

本 研 究 拠 点 の

学 内 メンバー


地 球 診 断 用 ミッション

基 礎 研 究

( 小 型 衛 星 ・

無 人 航 空 機

UAV、 信 号

処 理 などの

開 発 )

応 用 研 究

( 変 動 地 形 、

断 層 モデル、

土 砂 崩 れ、

地 盤 沈 下 な

ど)

研 究 項 目

円 偏 波 散 乱 のメカ

ニズム

インタフェロメトリ

軸 比 画 像 (ARI)

土 地 被 覆

災 害 モニタリング

雪 氷 モニタリング

海 洋 モニタリング

詳 細

Rusia

North pole

Europe

植 生 、 雪 氷 、 岩 石 、 砂 漠 などによ

Alaska

Canada

る 散 乱 メカニズム 1979

• 直 線 偏 波 ・ 円 偏 波 によるインタ

フェロメトリ

• 円 偏 波 による 標 高 データ

(DEM)の 抽 出

軸 比 画 像 による 植 物 、 地 質 、 雪

氷 などのマッピング

北 極 航 路

• 森 林 ・ 非 森 林 の 分 類

• 樹 高 の 推 定

• 農 業 地 域 の 観 測

地 震 、 火 山 、 土 砂 崩 れ、 森 林 火

災 、 洪 水 など

氷 山 、 氷 河 、 極 地 などの 監 視

石 油 流 出 、 氷 山 など

Asia

2003

電 磁 波 散 乱 実 験


研 究 計 画

研 究 活 動 20 21 22 23 24 25 26

CP-SARの 開 発

地 上 実 験 + 無 人 飛 行 機 (UAV)の 実 験

航 空 機 搭 載 CP-SARの 実 験

CP-SAR 搭 載 小 型 衛 星 の 開 発

小 型 衛 星 の 試 験 ( 振 動 実 験 など)

打 上 げ

年 度 申 請 金 額 主 な 用 途

21 6,000 千 円 UAV3,000 千 円 、 実 験 2,000 千 円 、 旅 費 500 千 円 、 消 耗 品 300 千 円 、 他 200 千 円

22 6,000 千 円 小 型 衛 星 3,000 千 円 、 実 験 2,000 千 円 、 旅 費 500 千 円 、 他 500 千 円 ( 投 稿 費 等 )

合 成 開 口 レーダ・ 小 型 衛 星 国 際 学 会

北 海 道 サロマ 湖 にて 実 験

無 人 飛 行 機 (UAV)の 実 験


研 究 実 績

Parameters

Altitude

Central frequency

Pulse width

Pulse bandwidth

Off nadir angle

Resolution

Observation width

Antenna size

Azimuth beamwidth

Range beamwidth

Antenna efficiency

PRF

Peak power

Average power

SNR

Observation time (Image size = 50 km 2 )

Payload

Sensor

無 人 航 空 機 UAV(JX-1)の 仕 様

Specification

1 ~ 4km

1.27 GHz

3.9 ~ 23.87 s

16.04 ~ 245.89 MHz

40 ~ 60

0.95 up ~ 10.79 m

0.95 up ~ 10.79 km

1.5 m x 0.4 m

7.94

29.78

80%

1000 Hz

5.27 ~ 17.46 W

20.59 ~ 416.62 mW

15 dB

2.81 ~31.70 minutes

25 kg

CP-SAR

(Other sensors : Camera, GPS-SAR, GPS

Occultation, WINDS mobile bl satellite

communications system)


研 究 実 績

無 人 航 空 機 UAV(JX-1)の 構 造


研 究 実 績

無 人 航 空 機 UAV(JX-1)の 寸 法


研 究 実 績

無 人 航 空 機 UAV(JX-1)の 部 品

CP-SAR 搭 載 無 人 航 空 機 (ヨサファットグループ)

CP-SAR 回 路 ・ 信 号 処 理 (ヨサファット・ 難 波 グループ)

CP-SAR 搭 載 無 人 航 空 機

(JX-1)の 胴 体 ・ 主 翼

Development of CP-SAR UAV


研 究 実 績

図 1 地 震 電

磁 気 現 象 と 地

圏 ― 大 気 圏 ―

電 離 圏 カップリ

ングのモデル

第 四 期 後 期

地 表 変 形 パ

ターン・ 地 形

断 面 形 と 断

層 形 状 の 関


JERS-1 SAR 19930408-19940326 JERS-1 SAR 19940326-19950128

図 2 1997 年 鹿

児 島 県 北 西 部

地 震 の 偏 波 解

析 結 果

JERS-1 SAR 19950128-19960115 JERS-1 SAR 19960115-19961118

図 3 西 伊 豆 アレーと 南 房 総 アレーを

考 慮 した 方 位 測 定 結 果

図 3 西 伊 豆 ア

レーと 南 房 総

アレーを 考 慮

した 方 位 測 定

結 果

JERS-1 SAR 19961118-19970809 ALOS PALSAR 20070114-20080117

地 震 電 磁 気 現 象 と 地 圏 ― 大 気 圏 ― 電 離 圏 カップ

リングに 関 する 研 究 ( 服 部 グループ)

ALOS PALSAR 20080117-20081204

体 積 変 化 推 定 法 VolSAR

による 地 盤 沈 下 の 抽 出

(ヨサファットグルー

プ) → SICEに 受 賞

変 動 地 形 と 断 層 モデルからみた 東

北 日 本 背 弧 の 上 部 地 殻 短 縮 変 形 と

地 形 形 成 ( 宮 内 崇 裕 グループ)


研 究 実 績

• 平 成 21 年 度 若 手 研 究 者 交 流 支 援 事 業 - 東 アジア 首 脳 会 議 参 加 国 からの 招 へい

-( 日 本 学 術 振 興 会 ) 東 南 アジアにおける 自 然 災 害 の 軽 減 ・ 監 視 技 術 開 発 研

究 者 育 成 プログラムで、マレーシア、インド、インドネシアの インドネシアの 教 育 ・ 研 究 機 関

の 若 手 研 究 者 を 招 へいし、 地 球 診 断 に 関 する 技 術 を 勉 学 ・ 研 究 する。

• 平 成 19 年 度 ~21 年 度 科 学 研 究 費 若 手 研 究 (A)

CP-SAR 搭 載 無 人 航 空 機 の 開 発 をしている。このシステムの 処 理 の 高 速 化 、 効 率

化 などを 図 り、FPGAの 搭 載 などは 共 同 研 究 員 ( 難 波 一 輝 )と 共 同 開 発 している。

• 平 成 19 年 度 ~ 現 在 情 報 通 信 研 究 機 構 (NICT)「 衛 星 ・ 地 上 電 磁 場 複 合 観 測 によ

る 地 殻 変 動 のリアルタイム 監 視 とその 予 測 技 術 の 創 生 に 関 する 研 究 」

SARセンサを 使 用 して、 地 盤 沈 下 、 地 殻 変 動 など 様 々な 地 上 実 験 を 行 った。

• 高 知 識 技 術 者 の 輩 出

本 研 究 拠 点 では、 当 センターの 留 学 生 と 外 国 人 研 究 員 の 受 入 実 績 などを 生 かし、シッ

トインプログラム、ダブルデグリプログラム 等 を 導 入 して、インドネシア(ガジャマダ 大 学 、

バンドン 工 科 大 学 、ウダヤナ 大 学 )の 大 学 院 生 ( 修 士 課 程 )をインドネシア 政 府 の 予 算

で、 知 識 と 技 術 向 上 、 地 球 診 断 用 リモートセンシング 分 野 のリーダーシップをもつ 高 知

識 技 術 者 の 輩 出 などを 加 速 させる。


研 究 実 績

• 産 学 連 携 事 業

平 成 19 年 度 よりWeathernews 社 の 研 究 員 と 共 同 研 究 し、20 年 度 から 寄 附 研 究 部 門 を

立 ち 上 げた。ここで、 小 型 衛 星 、 道 路 凍 結 センサなどの 開 発 をはじめた。

• 原 著 論 文

○ J. Amini and J.T. Sri Sumantyo, "Employing a method on SAR images for forest

biomass estimation," IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 47,

No.12, pp.4020-4026, December 2009

○ Kyoko Kagohara, Tatsuya Ishiyama, Toshifumi Imaizumi, Takahiro Miyauchi,

Hiroshi Sato, Nobuhisa Matsuta, Atsushi Miwa, Takeshi Ikawa,Subsurface geometry

and structural evolution of the eastern margin fault zone of the Yokote basin based on

seismic reflection data, northeast Japan Tectonophysics, Volume 470, Issues 3-4, 29

May 2009, Pages 319-328 など

• 書 籍

宮 内 崇 裕 ・ 理 学 研 究 科 地 球 科 学 コース 編 , 千 葉 日 報 社 , 房 総 の 地 学 散 歩 - 海 から 山

へ-( 第 二 巻 ).2009,89P.

• 受 賞

○ 計 測 自 動 制 御 学 会 (SICE)リモートセンシング 部 会 奨 励 賞 、 (ヨサファット テトォコ

スリ スマンティヨ)

○ 2008 年 日 本 第 四 紀 学 会 奨 励 賞 ( 副 田 ・ 宮 内 )


研 究 実 績

(2009.02 号 新 潮 社 フォーサイト 雑 誌 )

(2003.03.14 Nikkankougyou Newspaper)

(2003.10.02 Nikkei Newspaper)

(2003.03.13 Mainichi Newspaper)

(2010.04 版 SWA 雑 誌 )


国 際 的 に 卓 越 した 研 究 拠 点 の 展 望

• 2014 年 度 に 世 界 初 ・ 大 学 発 の 地 球 診 断 用 の 円 偏 波 合 成 開

口 レーダ 搭 載 小 型 衛 星 の 打 ち 上 げ

• SAT CP-SARの 衛 星 画 像 の 蓄 積 と 解 析 、センサと 小 型 衛 星

の 技 術 を 通 じて、 千 葉 大 学 が 世 界 レベルの 地 球 診 断 用 の 研

究 ・ 教 育 拠 点

• 大 型 予 算 申 請 予 定 :

1 JAXA-ISAS 小 型 衛 星 開 発 費 ( 進 行 中 )

2 科 学 研 究 費

3 JAXA 宇 宙 オープンラボ

など


AD ALTIORA SEMPER Always aim higher !

ご 清 聴 ありがとうございます。

千 葉 大 学 第 65 周 年 記 念 に 打 ち 上 げ!


参 考 資 料


SAT S CP-SARの 仕 様

μSAT CP-SAR

打 ち 上 げ 2014

高 度

500~800 km

傾 斜 角

98 degrees

周 波 数

1.27 GHz (L band)

波 長

24 cm

偏 波

Tx : RHCP, Rx : LHCP, RHCP

オフナディア 角

29 degrees

観 測 幅

50 km

地 上 解 像 度

15 m

ピーク 電 力 90 W ~ 300 W (PRF 2000~2500, Duty 6 % : 5.6 W)

バンド 幅

主 体 のサイズ

質 量

アンテナサイズ

センサ

Chirp pulse : 10.0 MHz

50 cm x 50 cm x 70 cm

< 100 kg

4.0 x 8.0 m (inflatable antenna)

Circularly Polarized Synthetic Aperture Radar (CP-SAR)

Camera (about 2 kg) for disaster monitoringなど


mSAT CP-SARの の 構 造

700 *

50 * 520

Satellite release

surface

PAF239M

(side view)

TIP Mass deploying direction

CP-SAR storage area

Main system

(500×500×520)

Post deployment

CP-SAR

8000

SAP surface

700 * SAP surface

500

SAP surface

(500×500×thickness 15)

TIP Mass

700 * 4000

500

CP-SAR storage area

(Unit:mm)

CP-SAR

( 上 側 )

(A)Pre-launch condition

(B)Post-launch condition

© CEReS, Chiba University

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