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大学における宇宙通信・リモートセンシング関係学生実験
福井大学教育実践研究 ２ ０ ０ ８，第３ ３号，pp． １ ４ ３−１ ５ ４ 資 料 大学における宇宙通信・リモートセンシング関係学生実験 福井工業大学 工学部 宇宙通信工学科 加 藤 芳 信 （福井大学教育地域科学部附属教育実践総合センター特別研究員） 宇宙関連分野の大学教育の１つの手本を示すことを目的として，福井工業大学工学部宇宙通信工学科 における学生実験を紹介する。２年生前期から３年生前期までの実験は電気電子工学科とほぼ同じ実験 内容であるが， ３年生後期から４年生後期までの実験は宇宙通信工学科独自の実験内容（宇宙通信・リモ ートセンシング関係）である。直径１０ｍパラボラアンテナ受信システムを使った実験は，他大学ではで きないユニークな実験である。３年生後期と４年生後期に，学生１人ずつが実験で得られた成果を教員 と受講学生全員の前で１５分程度発表する「実験成果発表会」を開催することもユニークである。また， 衛星追尾実験に使っている Visual Basic による衛星軌道計算プログラムについても記している。 キーワード：学生実験，宇宙通信，リモートセンシング，パラボラアンテナ，衛星軌道計算プログラム， 衛星追尾，ノア，ランドサット，テラ，アクア，MODIS，画像処理，実験成果発表会，大学教育 １．はじめに 遠隔観測）関係の研究をしている。２００６年１１月のインド 全国の国公私立大学において，宇宙関連の学科がある で開催された SPIE Asia-Pacific Remote Sensing 国際会 大学は十数校あるが，宇宙通信工学科という名前の学科 議でのアメリカ合衆国（ＵＳＡ） ，中国，インド，日本 がある大学は福井工業大学だけである。筆者が所属する の代表者による基調講演を聴き，現在および近い将来の 宇宙通信工学科の教育目標は，基礎となる電気・電子工 宇宙開発能力の国家間の順位は，!ＵＳＡ，"ロシア， 学や電波・通信技術に加え，人工衛星や天体の特性を理 #中国，$インド，%ＥＵ，&日本，であるとの印象を 解するためのカリキュラムにより，宇宙通信の基礎から 受けた。各国は宇宙関連分野の研究を，将来を見据えな 最先端までを体系的に修得することである。講義等で学 がら国の威信をかけて精力的に，かつ着実に進めている。 習した知識を体験的に理解し，定着させるために学生実 例を挙げれば，月探査衛星は， ２００７年９月に日本（かぐ 験がある。宇宙通信工学科の学生実験では， ２年生前期か や），同年１０月に中国， ２００８年１０月にインドがそれぞれ打 ら３年生前期までの１年半は電気電子工学科とほぼ同じ ち上げている。このような大規模な宇宙開発研究に加え， 実験を行い，３年生後期から４年生後期までの１年半は 現在，私たちが恩恵を受けている宇宙関連技術も数多く 宇宙通信工学科独自の実験，即ち，宇宙通信・リモート ある。例えば，自動車のナビゲーション・システムは センシング関係の実験，を行っている。特に，直径１０ｍ GPS（全地球測位システム）の一応用技術である。また， パラボラアンテナ受信システムを使った実験や，実機（本 毎 日 の 天 気 予 報 で 見 る 雲 の 画 像 は，静 止 気 象 衛 星 物の設備・機器）を使った実験は，他大学ではできない MTSAT（日本名：ひまわり）によるものである。 ユニークな実験である。また，３年生後期と４年生後期 このように宇宙関連分野の技術は現在および将来にお に，学生１人ずつが実験で得られた成果を教員と受講学 いて重要な位置を占めるのであるが，それを教育する大 生全員の前で１５分程度発表する「実験成果発表会」を開 学は日本には少なく，更に学生実験も出来る大学は極め 催することもユニークである。 て少ない。その理由の１つは通信がディジタル化したた 本稿は宇宙関連分野の大学教育の１つの手本を示すこ め，教員は旧来のアナログの教え方とは違う教え方をし とを目的とする。第２節では学生実験の内容を紹介する なければならず，講義で理論は教えることが出来たとし ことの意義を述べる。第３節∼第５節では宇宙通信工学 ても，それを実証・実体験するための実験をどのように 科の学生実験を紹介する。なお，実験内容は毎年少しず するのかが難しいことにある。ＬＳＩ化が進み，中の信 つ変わっていくので，本稿に記した実験内容は，筆者が 号を取り出せないことも学生実験をやりづらくしている。 記録を詳細にとっていた２００３∼２００５年度を基に［１−３］， 更に，日本では宇宙関連分野の教育は新しい分野の教育 必要に応じて２００８年前期までの実験内容を付加してある。 なので，何を講義すべきか，何を実験すべきかの手本が 第６節では，衛星追尾実験で使っている Visual Basic に 殆どない。従って，本稿で宇宙通信工学科の学生実験の よる衛星軌道計算プログラムについて記している。 内容を紹介することは，将来の日本の宇宙関連分野の教 育の１つの手本を示すことになり，意義がある。また， ２．学生実験の内容を紹介することの意義 内容の一部（携帯電話の活用，衛星追尾実験でのドップ 筆者は衛星リモートセンシング（人工衛星を利用した ラー効果など）は高校の授業でも役立つものである。 ―１ ４ ３― 加藤 芳信 ３．２年生前期から３年生前期までの学生実験 理と取扱い法を学習し，交流波形の観察を行う。 (トランジスタの静特性：トランジスタの原理を学習し， のテーマと内容概要 宇宙通信工学の基礎は電気工学（電子・通信・情報工 基本的な接続法とその静特性を測定する。 学を含む）である。従って，宇宙通信工学科の学生実験 )電磁誘導に関する三法則の実験：ファラデー，レンツ， の最初の１年半は電気工学分野の実験を行う。教育目標 ノイマンの各法則について実験し，理解する。 は，各種測定器の取り扱い方，基本的電気量の測定法を *金属抵抗の温度特性の測定：各種金属線の温度による 修得し，各種素子，各種部品，各種機能回路などの実験 抵抗の変化を測定し，各温度特性を理解する。 により，電子・通信の基礎技術の実際を体験的に修得し， +磁化特性の測定：永久磁石の磁束の測定と強磁性体の 電子・通信の基礎事項，基本的現象や特性を把握するこ 磁化特性の測定により，磁気作用を理解する。 とである。実験は「福井キャンパス」にて，宇宙通信工 ,銅電量計による電気化学の実験：電解溶液中のイオン 学科と電気電子工学科が一緒に行う。従って，実験項目 の関係（ファラデーの電気分解の法則）を理解し，電気 には，単相変圧器や同期発電機など，いわゆる強電関係 メッキの原理について学習する。 の実験も含まれる。それにより，幅広い知識が得られる。 以下に半期ごとの実験テーマと内容を記す。実験は必 ３．２ 電子・通信工学実験実習Ⅱ（２年生後期） ２年生後期には電気・電子工学の基礎∼応用事項につ 修科目であり，週３時間で半期１単位である。 （注）筆者は２０００年度まで電気工学科に属しており，学 いて，１週１テーマの割で以下の!∼-の実験を行う。 生実験も担当していた。１９８０年代に主任教授からの指示 第２，３週（実験テーマ"，#）では学生１人１人が， で，２年生と３年生の実験指導書の約１／４の内容を改 論理回路を設計し，穴あきプリント基板にダイオード， 訂／新規執筆したことがある。現在の電気電子工学科の 抵抗，トランジスタを半田付けして回路を製作し，設計 実験指導書は，実験担当教員により毎年改訂されている 通りに動作するかを実験する。 が，筆者執筆の基本的な内容が現在でもかなり残ってい !実験ガイダンス。 る。 "ダイオードと論理回路Ⅰ：ダイオードの特性を測定し， ダイオード，抵抗，トランジスタを用いたＡＮＤ，ＯＲ， ３．１ 電子・通信工学実験実習Ⅰ（２年生前期） ＮＯＴ回路を設計する。 ２年生前期には電気・電子工学の基礎事項について， １ #ダイオードと論理回路Ⅱ：設計した回路を製作し，理 週（２コマ１８０分で時間延長あり）１テーマの割で，以 論通りの結果が得られるか，測定し検討する。 下の!∼,の実験を行う。安全管理についても第２週で $ＲＬＣ共振回路：直列ＲＬＣ共振回路と並列ＲＬＣ共 説明する。実験は，宇宙通信工学科と電気電子工学科の 振回路で，周波数を変化させた時の特性を測定し，ベク 学生が一緒に行う。学生数が多いので，まず学生を２つ トルを求め，共振回路を理解する。 の曜日（月曜日午後と火曜日午前）に分け，更に５∼１１ %四端子回路網：抵抗器を用いて抵抗減衰器を構成し， 人の学生が１つの班になるように分ける。班ごとに実験 その減衰特性を測定することにより，四端子回路網の原 テーマ#∼,をまわす。実験担当教員は１人１テーマず 理を理解する。 つを担当する。大学院生ＴＡ（ティーチングアシスタン &過渡現象の観測：ＣＲ回路で生じる過渡現象の理論を ト）がつく場合もある。各テーマとも実験機材は複数台 基に，実際に波形を観測し，現象を理解する。 （テーマによっては学生１人に１台ずつ）用意してある。 '半導体の熱電効果の測定：半導体・金属接合における 学生は実験レポートを実験後１週間をめどに提出する。 ペルチェ効果による吸熱量の測定，及び，ゼーベック効 !実験ガイダンス：各実験テーマの実験上の注意と実験 果によるゼーベック電圧の測定を行う。 内容の説明，レポート作成上の注意。 (光電変換素子の特性測定：光エネルギーを電気エネル "安全の手引き：実験を行う際の安全管理の説明。 ギーに変換する現象を理解するために，フォトダイオー #抵抗値の測定：電圧計・電流計を用いてオームの法則 ドと太陽電池の特性を測定する。 の実証と，ホイートストンブリッジ法による精密測定を )光束および照度の測定：球形光束計で白熱電球の光束 行う。 を測定し，照度計で室内照度分布を測定する。 $電圧計・電流計の校正：直流電位差計を用いて，電圧 *直流モータの特性試験：モータの始動，速度制御およ 計・電流計の指示値の誤差・校正について検討する。 び負荷特性試験を通して，モータの運転理論や特性を理 %相互インダクタンスの測定：交流ブリッジを用いて， 解する。 自己インダクタンス・相互インダクタンスの測定を行う。 +変圧器の特性試験：変圧器の無負荷試験，短絡試験を &Ｌ・Ｃ・Ｒの測定：万能ブリッジを用いて，交流回路 行い，変圧器の特性を理解する。 のインピーダンスの測定を行い，インダクタＬ，コンデ ,オペアンプ・アクティブフィルタ：Op-Amp（演算増 ンサＣ，抵抗Ｒについて理解する。 幅器）の特性を理解し，その取扱いに習熟し，Op-Amp 'オシロスコープによる各種測定：オシロスコープの原 の応用としてのアクティブフィルタの概念を理解する。 ―１ ４ ４― 大学における宇宙通信・リモートセンシング関係学生実験 -発光素子と数値の表示：発光ダイオードＬＥＤとレー ４．３年生後期から４年生後期までの学生実験 ザーダイオードＬＤの構造，発光の様子，電流特性の違 （宇宙通信・リモートセンシング関係実験）の概要 いを理解する。数値表示用ＬＥＤを組込んだ論理回路を ３年生後期からの学生実験は，宇宙通信工学科独自の 実験（宇宙通信・リモートセンシング関係実験）になる。 配線し，数値表示の実際を理解する。 ３年生後期の八木アンテナの指向特性実験だけを除き， ３．３ 電子・通信工学実験実習Ⅲ（３年生前期） 実験は全て「あわらキャンパス」で行われる。あわらキ ３年生前期には電気・電子・通信・情報工学の基礎∼ ャンパス（福井県あわら市北潟２ １３−２１）は福井キャン 応用事項について，１週１テーマの割で以下の!∼-の パス（福井市学園３−６−１）から北に約２６ｋｍ離れて 実験を行う。第２週では安全管理について説明し，徹底 いるため，移動には学園バス（無料）または自家用車を する。第３，４週では学生１人１人が， １個のトランジス 利用する。 タを用いた増幅回路を設計し，穴あきプリント基板にト あわらキャンパス（写真１∼３参照）には，フロント ランジスタ，抵抗，コンデンサを半田付けして回路を製 エンドとして①１０ｍφ（直径１０ｍ）パラボラアンテナ受 作し，設計通りに動作するかを実験する。 信システム（２００１年５月稼動）があり，これを利用した !実験ガイダンス。 "安全の手引き。 #トランジスタ増幅回路Ⅰ：与えられた仕様に基づき， トランジスタ増幅回路を設計する。次回までに，部品（ト ランジスタ，抵抗，コンデンサ，穴あき基板，線材）を 各自購入し，自宅等で回路を製作する。なお，授業の空 き時間や放課後に実験室にて半田付けして回路を製作し てもよい。 $トランジスタ増幅回路Ⅱ：製作した回路について利得， 歪み，位相，周波数帯域幅等の特性を測定し，電子回路 の基本である増幅回路について理解する。回路が上手く 写真１．あわらキャンパスにある直径１ ０ｍのパラボラアンテ ナ：米国 ViaSat 社製（後方は２号館） 動作しない場合は，その実験室にて回路を直し，再度測 定する。 %差動増幅回路：相互特性測定，入力と出力の電圧波形 の位相観測，増幅度の周波数特性測定を行う。 &マイクロ波回路：ガンダイオードのマイクロ波発振特 性，周波数測定，未知インピーダンス測定により，マイ クロ波素子，スミスチャートを理解する。 'ＡＭ変調・復調回路：実習回路を用いて，変調度及び ＡＭ検波出力の測定，ＡＭ検波回路の周波数特性測定に より，振幅変調・復調の原理を理解する。 (同期発電機の特性試験：同期発電機の電機子巻線抵抗 測定，無負荷飽和試験，三相短絡試験から各種定数，外 部特性を算出し，同期機の理論を理解する。 写真２． ２号館２階の衛星受信室にあるパラボラアンテナ制御 システム：米国 ViaSat 社製 )ＳＣＲの位相制御試験：ＳＣＲによる電力制御の仕組 みを理解し，電球負荷を用いて電力制御の実際を計器測 定及びオシロスコープ波形観測にて確認する。 *画像処理：濃淡変換，フィルタ処理，２値化処理など， コンピュータ画像処理の基礎的実験を行う。 +電子計算機の基礎：マイクロコンピュータＴＫ−８５を 用いて，機械語で書いたプログラムを実行し，その構造 と動作を理解する。 ,ＦＭ変調・復調回路：実習回路を用いて，被変調波の スペクトル，弁別回路のＳ特性などを測定し，周波数変 調・復調の原理を理解する。 -ディジタル回路：基礎的なロジック回路のディジタル ＩＣ（ＴＴＬ）の働きや特性を理解する。 写 真３．２号 館２階 の 衛 星 受 信 室 に あ る テ ラ・ア ク ア 衛 星 MODIS 受信システム：ノルウェー国 Kongsberg 社製 ―１ ４ ５― 加藤 芳信 バックエンドとして，②テラ・アクア衛星 MODIS 受信 的利用法，成果発表会用スライド作成のための Power システム（２ ００３年９月稼動）［４］，③宇宙空間プラズマ Point の効果的利用法の実習を行う。 観測衛星「あけぼの」受信システム（２ ００４年２月稼動）， #∼$変復調実験：高周波受信機 NRD−５４５を用いたＡ ④太陽電波観測システム（２ ００４年７月稼動） ，⑤銀河電 Ｍ及びＦＭに関する変調・復調実験。これは３年生後期 波観測システム（２００４年９月稼動）がある。更に，①を の実験「"∼%高周波受信機」の追加実験である。 構成するＳＣＣ（Station Control Computer，地上局制 %∼&あわら宇宙通信システム：パラボラアンテナ部設 御コンピュータ）の代りに，利用者（教員又は学生）が 備と地上局室部設備の講義と現場調査実習（１回） ，受 パラボラアンテナの向きを自由に制御できる⑥実験用ア 信システムの構成に関する講義（１回）。 ンテナ制御システム（２００３年８月稼動）がある。これら '∼) の設備に約６億円かかっている。学生実験には①，⑥， 700-MRB の動作原理の講義（１回）と特性測定実験（２ ②，③が使用される。 回）。 教育目標は，あわらキャンパスにある衛星追尾・電波 *∼+ Ｌ／Ｓバンド人工衛星用受信機：Mycrodyne Visual Basic プログラムと衛星追尾実験：ＶＢ 受信設備を使用して，各部装置の特性測定や操作などの の基礎と衛星軌道計算プログラム作成（１回） ，衛星追 実習テーマを段階的に修得し，最終的に，総合的な受信 尾実験（２回） ，レポート作成（１回）。 データの取得及び解析法を修得することである。実験内 容は次第に専門的になり，レベルも高くなっていくの ４．３ 宇宙通信工学実習Ⅱ（４年生後期）概要 で， １つのテーマが４週にわたるものもある。実験の特色 ４年生後期の１月には卒業論文の締切りと卒業研究発 は，実機（本物の設備・機器）を使用することである。 表会があり，１２月後半から１月末まで学生は特に忙しく これは他大学では実施できないユニークな実験方法であ なるため，学生実験は以下のテーマで１２月中旬に終わる る。 ようにしている。 以下に，各学期の実験の概要を記す。（実験の詳細は !リモートセンシング基礎：LANDSAT 衛星画像処理。 "テラ・アクア衛星 MODIS 受信システム：講義と実習。 第５節に記す。） #MODIS 画像データ解析：講義と実習。 ４．１ 電子・通信工学実験実習Ⅳ（３年生後期）概要 $宇宙空間環境と EXOS-D（あけぼの）衛星：講義。 以下の実験テーマについて教員４人（大家，加藤，青 %EXOS-D 磁場データ解析：講義と実習。 山，中城）で対応している［５］。実験は必修科目であ &EXOS-D 波動データ解析：講義と実習。 る。 'レポート作成。 !実験ガイダンス。 (発表会用 Power Point 作成。 "∼%高周波受信機：ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッ )∼*実験成果発表会。 サ）方式高周波受信機の原理と構成の講義（１回） ，日 本無線（株）製・高周波受信機ＮＲＤ−５ ４５の特性測定 ５．宇宙通信・リモートセンシング関係実験の 内容詳細 （３回）。 &∼)アンテナ指向特性：アンテナの講義（１回） ，福 井キャンパスにおける足羽山ＴＶ放送アンテナタワーに 本節では，筆者が主担当者となっている実験テーマ６ つと実験成果発表会について詳細を記す。 向けたＶＨＦ八木アンテナの指向特性実験（１回） ，太 陽に向けた１０ｍφパラボラアンテナの指向特性実験（１ 回），レポート作成（１回）。 ５．１ パラボラアンテナ部設備の現場調査実習 ４年生前期の実験テーマ「%∼&あわら宇宙通信シス *∼+衛星追尾：衛星軌道計算理論の講義（１回） ，ア テム」の中の 「パラボラアンテナ部設備の現場調査実習」 ンテナ制御装置と衛星軌道計算プログラムの説明ならび について説明する。 に NOAA 衛星追尾実験（２回） ，レポート作成（１回） 。 ,∼-実験成果発表会。 あわらキャンパス（北緯３ ６． ２６４度，東経１３６． ２３５度） の１０ｍφパラボラアンテナ受信システムは，教育と研究 での利用を目的に２００１年５月１５日に設置された。本実習 ４．２ 宇宙通信工学実習Ⅰ（４年生前期）概要 では，写真４∼６に示すように，パラボラアンテナの外 以下の実験テーマについて教員３人（加藤，青山，中 観観察後，内部に入り，梯子を昇り降りして， １∼３階に 城）で対応している［６］ 。なお，４年生前期および後 ある L/S バンド（１． ７GHz 帯，２． ２GHz 帯）信 号，Ｘバ 期の実験は２ ００７年度まで必修科目であったが， ２００８年度 ンド（8GHz 帯）信号，アンテナ制御信号等に関する機 より選択科目である。 器と配線を追い，アンテナ駆動用サーボモータや乾燥空 !実験ガイダンス。 気循環装置等の様子を観察し，メモを取り，携帯電話の "コンピュータの使用方法：学生所有のノートパソコン カメラで撮影する。学生は日頃，アンテナ内部に入れな を用いて，レポート作成のための Word，Excel の効果 いので，興味を持って観察・調査する。 ―１ ４ ６― 大学における宇宙通信・リモートセンシング関係学生実験 なお，自分の携帯電話で撮影させる理由は，①現在で ５．２ L/S バンド人工衛星用受信機の特性測定実験 は全員が携帯電話を持っていること，②携帯電話のカメ ４年生前期の実験テーマ#∼$について説明する。人 ラ機能が向上しており，小さな文字などもかなり綺麗に 工衛星用受信機は，普通の受信機（例えば「!∼"変復 撮影できること，③自分の携帯電話で撮影したのだから， 調実験」で用いる高周波受信機ＮＲＤ−５ ４５）とは次の その画像に愛着が持てること，④携帯電話に保存された 点で異なる。①周波数が高い（Ｌバンド＝１． ７GHz 帯， 画像を，いかにして自分のレポートを書くためのパソコ Ｓバンド＝２． ２GHz 帯，Ｘバンド＝８GHz 帯）。②衛 星 ンに持っていくか（例えばメールで送るなど）を自分で から送られてくる情報はディジタル・データであるため， 考えて試せること（メディア・リテラシーの育成） ，⑤ 受信電波からディジタル信号に復調する機能がある。③ 自分の持っている機器が有効活用されることに喜びを感 人工衛星は地上約５ ００∼１０００km で地球の周りを円運動 じること，⑥以上により，学生が実験に，より積極的に しているので，地上局で受信する電波の周波数はドップ 取り組むようになると期待できること，のためである。 ラー効果を受け，変動する（Ｌバンドの NOAA 衛星の 場合，第５． ３節で述べるように約±４ ２KHz）。この変動 幅をカバーするのに，帯域幅を広くするのではなく，帯 域幅はそのままで，変動する受信周波数にロックする機 能がある。実験で使用する７ ００−MRB の場合，Ｌバン ドで約±３００KHz の範囲でロック可能である。 特性測定実験ではこれらのことも含めて実験する。主 な実験項目は次の通りである。 ① AGC on と off の場合の入 出 力 レ ベ ル 特 性 の 測 定 （AGC：Automatic Gain Control 自動利得調整の略）。 ②帯域幅特性の測定。 ③周波数・位相自動調整機能の測定。 写真７に２ ００６年度の実験の様子を示す。写真に写って 写真４．パラボラアンテナの外観を調べる。 いる L/S バンド人工衛星用受信機 700-MRB（真中の機 器），信号発生器の１台（左の上側の機器） ，スペクトル アナライザ（右の下側の機器）は，写真２に写っている 実機（本物の設備・機器）を取りはずして使っている。 このように実機を使う実験は，他大学では殆ど行われて いない。 写真５．１階の調査：ACU（Antenna Control Unit），通信盤， 電源盤等を確認する。 写真７．L/S バンド人工衛星用受信機 700-MRB の特性測定実 験の様子 ５．３ 衛星追尾実験 実験に使用する Visual Basic による衛星軌道計算プロ グラムは，大家教授のテキスト「衛星追尾観測の基礎」 ［７］を基本にして，更に種々の摂動を考慮して，加藤 研究室の西川裕宣氏（２００５年３月修士了）が筆者の指導 の下で Visual Basic６． ０を用いて作成したものである（詳 写真６．２階の調査：チルト用モータ制御盤，ケーブル配線， 乾燥空気循環装置などを確認する。 細は第６節に記す）［８−１０］。実験で使用する軌道計算 プログラムでは，計算モデルとして永年項計算モデルと ―１ ４ ７― 加藤 芳信 Unit の略）に送る。ACU はアンテナを制御し，アンテ SGP8 計算モデルを選択できる。 ３年生後期の衛星追尾実験は基礎的なもので，４年生 ナは指示された方向に向く。また，ホストＰＣは１秒毎 前期の実験が本格的なものとなる。４年生前期の実験テ または２秒毎に時刻と実際のアンテナの方位角と仰角と ーマ「!∼"Visual Basic プログラムと衛星追尾実験」 観測された電波強度（Power Meter の値）を CSV 形式 の中の「VB の基礎と衛星軌道計算プログラム作成」で で記録する。その間，学生は，衛星追尾中の情報（スペ は，各自のノートパソコンを使用して，まず，Visual Ba- クトルアナライザによる受信電波波形，ACU によるア sic（２年生前期に学習済み）の復習（三角形の面積計 ンテナの向き，他）を携帯電話で撮影する（写真１ ０， １１ 算，sin 波形表示プログラム作成など）をする。次に， 参照）。 衛星位置計算の重要部分（ケプラー方程式の計算，観測 ⑥ホスト PC に記録された受信電波強度などの実験デー 地点座標変換計算など）約６０行を削除した衛星軌道計算 タ（CSV ファイル）を USB メモリで吸い上げ，各自の プログラムを配布する。学生は実験指導書に書かれたプ ノートパソコンにコピーし，Excel でグラフ化し，解析 ログラムに基づき，プログラムを完成させる。見本の入 する（図４参照）。 図４では，１０時９分２０秒にアンテナに，追尾開始時刻 力データにより正しく動作するかを確認する。 「衛星追尾実験」では，図１に示す実験用アンテナ制 （１０分２０秒）の位置に動くよう命令する。方位角 Az 方 御システムを用いる。実験手順は次の通りである。 向は９分３５秒に，仰角ＥＬ方向は９分４０秒にその位置に ①まず，教員（筆者）が学生に今日の追尾対象衛星と受 なり，１０分２０秒まで静止する。衛星がアンテナの方向に 信スケジュールを写真８のように黒板に書いて説明する。 入ってくるにつれ，受信電波 強 度Ｐは-24dBm から-21 写 真８は，２００４年１２月２日 の NOAA１７号（あ わ ら キ ャ dBm へ変動しながら増大する。１ ０分２０秒から１ １分２０秒 ンパス上空を１１時２２分３９秒から１１時３７分３１秒まで飛行す まで衛星を追尾する。その間，Ｐはほぼ−21dBm と大 る）のパスを４つのグループに分けて追尾させるスケジ きく，一定であるので追尾は成功である。１１分２０秒から ュール図である。例えば，第１グループでは，追尾開始 １１分５０秒までアンテナを静止させる。衛星はアンテナの 時刻１１時２５分３０秒から追尾終了時刻１１時２６分００秒までの 方向から外れていくので，−21dBm から−24.2dBm へ ３０秒間追尾するのであるが，追尾開始の９０秒前（１１時２４ 変動しながら減少している。なお，Ｐは，L/S バンド受 分００秒）にアンテナに追尾開始時刻の位置に移動するよ 信機 700-MRB が高周波増幅段で出力端子を持たないた う命令を出す。１５∼３０秒でアンテナはその位置に到達し， め，中間周波増幅段の出力端子を Power Meter に接続 静止する（衛星がアンテナの方向に入ってくる時の電波 して測定した。そのため，電波の有無で約３dBm しか の強度を観測する） 。追尾開始時刻から追尾終了時刻ま 変化しないのである。パラボラアンテナの所での電波強 でアンテナは衛星を追尾し（追尾中の電波の強度を観測 度は，電波の有無で約２ ５dBm 以上変化するのであるが， する），その後，１１時２７分００秒まで静止させる（衛星が そのことはスペクトルアナライザまたは 700-MRB の高 アンテナの方向から外れていく時の電波の強度を観測す 周波増幅段の LED メーターで確認できる。 る）。 追 尾 対 象 衛 星 は１． ７GHz 帯 の NOAA 衛 星（１． ６９８ ②学生はインターネットの Celes Trak WWW（http : // GHz， １． ７０２５GHz， １． ７０７GHz のいずれか）または８GHz celestrak.com/）から 2 line element データ（追尾する 帯の Terra 衛星（８． ２１２５GHz）または Aqua 衛星（８． １６０ 衛星が NOAA（ノア）衛星ならば weather.txt，Terra GHz）である。標準の追尾対象衛星は NOAA 衛星であ （テラ）衛星または Aqua（アクア）衛星ならば resource. る。その理由は，① NOAA 衛星は１ ２号から１ ８号まであ txt）をダウンロードする。 り，実験の授業時間内に上空に飛んでくる確率が高いこ ③各自のノートパソコンまたは図１の学生用端末にて， と，② NOAA 衛星の電波が１． ７GHz 帯で， １０ｍφパラボ 衛星軌道計算プログラムを立ち上げ，2 line element デ ラ ア ン テ ナ の 電 力 半 値 幅 が１度 で あ り，８GHz 帯 の ータ（図２参照）から必要な数値をコピー・アンド・ペ ０． ２５度と比べて広く，追尾しやすいこと，のためである。 ーストし，指示された追尾スケジュールに基づき，追尾 の開始時刻と終了時刻を入力し，衛星軌道計算プログラ ムを実行する（図３参照）。計算結果（１秒毎または０． ５ 秒毎の時刻Ｔと方位角 Az と仰角 EL）を CSV ファイル で保存する。 ④その CSV ファイルを実験に合うよう一部分修正し， 図１の学生端末からホスト PC（アンテナ制御パソコ ン）に登録する（写真９参照）。 ⑤ホスト PC は CSV ファイルに書かれている時刻Ｔご とに方位角 Az（Azimuth の略）と仰角 EL（Elevation の略）をアンテナコントローラ ACU（Antenna Control 図１．実験用アンテナ制御システム ―１ ４ ８― 大学における宇宙通信・リモートセンシング関係学生実験 写真８．黒板による追尾スケジュールの説明 写真１ ０．衛星追尾中にスペクトルアナライザによる受信電波波 形などを携帯電話またはデジタルカメラで撮影。 図２． ２line element データの例： ２ ０ ０ ４年１ ２月２日の NOAA１ ７号 写真１ １．携帯電話で撮影したスペクトルアナライザによる受信 電波波形：２ ０ ０ ４年１ ２月２日 NOAA１ ７号（追尾 成 功，セ ン タ ー 周波数１． ７ ０ ７GHz，スパン５ ０MHz） 図３．軌道計算プログラムの実行結果：２００４年１２月２日 NOAA１７号 図４．衛星追尾実験結果（Excel でグラフ表示）：２ ０ ０ ４年１月 １ ５日 NOAA１ ７号（１分間のプログラム追尾） 。 １回の衛星の飛行（１パス）は約１１∼１６分である。これ を１∼４グループに分けて追尾実験を行う。スペクトル アナライザによる受信波形を携帯電話のカメラで撮影し， 制御パソコンに記録された Power Meter の値（受信電 波強度）などを表計算ソフト Excel でグラフ化して，追 尾の成功を確認する。 衛星の１パス全体を追尾する場合，ドップラー効果（衛 星が受信地点に近づいてくる時，受信周波数は衛星の送 写真９．ホスト PC のスケジュール登録画面 信周波数より高くなり，衛星が遠ざかっていく時，受信 周波数は衛星の送信周波数より低くなる）が観測される。 ―１ ４ ９― 加藤 芳信 すなわち，受信周波数は，衛星が水平線から昇ってくる るトルーカラー合成画像表示を行い，どれ位の大きさの 時が最も高く，アンテナ仰角が最大の時に衛星の送信周 物体まで識別できるのか等を確認する（図５参照） 。次 波数と等しくなり，衛星が水平線に沈んでいく時が最も に，各バンドの見え方や，種々の３バンド合成カラー画 低くなる。例えば，NOAA 衛星で最大仰角が約６ ０度以 像表示を実習する。LANDSAT５号１９９７年１月１３日デー 上の場合，スペクトルアナライザで受信波形を拡大して タでは，リモートセンシングの有効利用例として，ロシ キャリア部分を表示させて観測すると，受信開始直後は アタンカー「ナホトカ号」重油流出事故での重油の帯の キャリアは衛星の送信周波数より約４ ２KHz 高い所にあ 検出（普通の処理では見えないものを見えるようにす り，その後，キャリアは徐々に低い方へ動いていき，受 る）を実習する（図６参照）。 信終了直前にはキャリア は 衛 星 の 送 信 周 波 数 より約 ４２KHz 低い所にある（写真１２参照） 。 ここで，ドップラー効果によるＬバンドでの最大周波 数偏移を求めるためのごく荒い近似計算を紹介する（衛 星が円軌道で動くことや地上局からの仰角と方位角を考 慮した正式の計算法は学生の課題となっている） 。今， 衛星の送信周波数を fs＝１， ７００， ０００KHz とする。衛星が 水平線から昇ってきた時，衛星の進行方向が受信地点に 向かっていると仮定する。衛星の速度ｖ＝７． ５km/s，電 波の速度＝光速ｃ＝３００， ０００km/s とする。受信 地点で の受信周波数 fr は fr＝fs×ｃ/（ｃ−ｖ）の関係式より， fr＝１７０００００×３０００００/２９９９９２． ５＝１７０００４２． ５KHz と な る。 すなわち， 受信周波数は衛星の送信周波数より，４ ２． ５KHz 高くなることが分かる。 写真１ ２．衛星追尾でのドップラー効果の観測：２ ０ ０ ８年６月３ ０日 NOAA１ ８号（送信周波数１． ７ ０ ７GHz，最大仰角７ ６． ４度）の受信 波形を拡大してキャリアを表示。スペクトルアナライザの設定 はセンター周波数１． ７ ０ ７GHz，スパン１ ０ ０KHz（スパンは写真１ １ より５ ０ ０倍拡大している） 。この写真では，受信終了直前なので， キャリアの周波数はセンター周波数（＝NOAA１ ８号の送信周波 数）より４ １KHz 低い。 図５．２ ０ ０ ０年６月１ ５日 の LANDSAT７号，RGB＝band ３ ２ １ト ルーカラー合成画像表示， ３ ０ｍ解像度（富山県∼福井県の全体 表示：約横１ ８ ５Km×縦１ ７ ０Km） 図６．１ ９ ９ ７年１月１ ３日 の LANDSAT５号，band５で の ナ ホ ト カ号重油流出事故の重油の帯の検出（金沢港∼三国町付近を表 示。小松市沖の丸の中に重油の帯がある。 ） ５．５ テラ・アクア衛星 MODIS 受信システム ４年 生 後 期 の 実 験 テ ー マ「"テ ラ・ア ク ア 衛 星 MODIS 受信システム」について説明する。本システム は，図７に示すように，米国 NASA が打ち上げた地球 ５．４ リモートセンシング基礎 環 境 観 測 衛 星 Terra（テ ラ）及 び Aqua（ア ク ア）の ４年生後期の実験テーマ!では，衛星リモートセンシ MODIS（モ ー デ ィ ス：Moderate-resolution Imaging ングについての講義と，加藤研究室開発の衛星データ画 Spectroradiometer：中分解能撮像分光放射計）データ 像処理ソフト StShop［１１］を用いた LANDSAT（ラン を， １０mφパラボラアンテナで直接受信し，データ処理 ドサット）衛星データ画像処理実習を行う。LANDSAT 及び蓄積し，画像解析するシステムである［４］。Terra ７号２０００年６月１５日および２００１年１０月１５日データを用い は１０時３０分 頃（±９０分），Aqua は１３時３０分 頃（±９０分）， た画像処理実習では，まず，人間の目と同じように見え 及びそれらの１２時間後に高度約７ ０５km で日本上空に飛 ―１ ５ ０― 大学における宇宙通信・リモートセンシング関係学生実験 来 す る。MODIS の 観 測 範 囲 は 幅２， ３３０km，長 さ 最 大 換される。 ５， ４００km であり，空間分解能は２５０m（Band１， ２）と５ ００ #「MODIS レシーバ」は，IF 信号を復調してディジタ m（Band３∼７）と１０００m（Band８∼３６）の３種 類 あ ル信号に変換し，ビット・シンクロナイザで一次同期を り，バンドは可視域から赤外域（０． ４∼１４μm）まで３６ とる。 バンドある。MODIS の観測対象は，雲の性質，放射エ $復号されたデータを「衛星データ復調装置（フレーム ネルギー束，エアロゾル，気温と湿度，地表面温度，積 ・シンクロナイザ内蔵） 」により画像データ（レベル０， 雪，土地被覆，土地利用変化，植生ダイナミクス，森林 １Ａ，１Ｂなど）に変換する。受信のスケジューリング 火災，噴火，海面温度，海色，海氷，などである。筆者 も行うが，SCC（地上局制御 PC）とは独立に設定する。 は受信スケジュールの設定と受信データの保存・管理を %「衛星データ処理装置」は受信データのカタログ化と 担当している。毎日，平均６パス受信し，平均２ ４GB の 高次データ処理を行う。「データアーカイブ装置」，「衛 データをハードディスクに保存している。 星データ解析装置」はデータ保存や画像解析などを行う。 図７のシステム構成について説明する。 実験では，本システムのハードウェア及びソフトウェ !１０mφパラボラアンテナは， 「ACU（アンテナ・コン アについて講義と実習を行う。実習では，ソフトウェア トロール・ユニット） 」によって方位制御され，Terra- のディレクトリの確認，Terra 及び Aqua 衛星の受信ス MODIS と Aqua-MODIS からの信号を受信する。 ケジュールの設定と確認，受信中または処理中の様子観 "アンテナで受信されたＸバンド（8GHz）の信号は，「周 察，画像データ検索などを行う。 波数変換部」で７ ２０MHz の中間周波数（IF 信号）に変 図７．テラ・アクア衛星 MODIS 受信システムの構成図 ５．６ MODIS 画像データ解析 瞰図作成」 （図９参照），「植物の活性度を調べる NDVI ４年生後期の実験テーマ#では，学生所有のノートパ ソコンにリモートセンシング画像処理ソフトＥR （正規化植生指数）画像」がある。 Map- per（評価版，インストール後２週間使用可能）をイン ストールし，MODIS のレベル１Ｂデータを画像処理す る。実験に用いる MODIS データは計１． ５ＧＢ位になる ので，実験当日までにノートパソコンのハードディスク に約２ＧＢの空きを確保させている。課題として「昼の ３バンド合成カラー表示画像」 （図８参照），「２５０ｍ解像 度画像」， 「赤外バンドによる夜の地球画像」，「台風の鳥 図９．２ ０ ０ ３年９月１ １日 Terra 衛星受信データによる宮古島付近 の台風１ ４号の立体画像：この立体画像の作成方法は次の通りで ある。雲の表面温度と地表温度が観測できる赤外バンドの MODIS データを用いる。色は，温度に応じて赤∼青の擬似カ ラーを与える。高さは，高度が１ ０ ０ ０m 高くなる毎に気温が６． ５ 度下がるという湿潤大気の性質を利用して，観測温度を高さ方 向に与えればよい。 図８．昼の３バンド合成カラー表示画像の例：２ ０ ０ ３年１ ０月５日 Terra 衛星，RGB＝band ７６ ３ナチュラルカラー表示，北陸∼信 越∼関東地方。 ―１ ５ １― 加藤 芳信 ５．７ ６．１ 実験成果発表会 ３年生後期（１月下旬）と４年生後期（１２月中旬）に， 衛星軌道計算の理論 人工衛星は，図１０に示すように，地球の周りを楕円軌 学生１人ずつが，実験で得られた成果を教員と受講学生 道を描き，周回運動している。人工衛星の軌道の理論式 全員の前で Power Point により１５分程度発表（質疑応答 は，①ニュートンの万有引力の法則Ｆ＝Gm1m２/r２（Ｆ： を含む）する。教育目標は，内容理解の補強，発表の経 衛星に働く引力，Ｇ：万有引力定数，ｍ１：地球の質量， 験，発表法の修得である。発表会には大学院生も参加で m2：衛星の質量，ｒ：地球の中心から衛星までの距離） き，主に教員と大学院生が発表者に質問やアドバイスを と，②ケプラーの法則（第１法則：衛星は地球をひとつ する。この発表会は卒業研究発表会のプレゼンテーショ の焦点とする楕円軌道上を動く。第２法則：衛星と地球 ンの練習にもなっている。この様な実験成果発表会は他 を結ぶ線分が単位時間に描く面積は一定である（面積速 大学では殆ど行われていない。 度一定） 。第３法則：衛星の公転周期の２乗は，軌道の 長 半 径 の３乗 に 比 例 す る。）を 基 に し て 導 出 さ れ る ［７，１２−１４］。 この軌道は衛星位置を示すベクトル式（春分点赤道面 座標系）で，式!のように表される［７，１ ２］。式!に は衛星軌道を定義する軌道６要素が含まれている。即ち， 軌道面を定める要素： " !軌道面傾斜角（Orbital Inclination） "昇交点赤経（Right Ascension） Ω 軌道面内の楕円軌道を定める要素： #軌道長半径（Semi Major Axis） ! $離心率（Eccentricity） ε %近地点引数（Perigee） ω 軌道において時刻ｔにおける位置を定める要素： 写真１ ３．実験成果発表会の様子 &平均近点離角（Mean Anomaly） ６．衛星軌道計算プログラム Ｍ 但し，実際にインターネットの Celes Trak WWW （http : 衛星軌道計算プログラム SatelliteSearch は，①パラ //celestrak.com/）で入手できる軌道要素は，図１ １に示 ボラアンテナを用いた衛星追尾に関係する種々の実験に すような「２line element」と呼ばれるものである。軌 #! の関係式に 道長半径 !は，平均運動 #から !!" !"! 使えること，②将来の光学式望遠鏡による衛星観測に使 えること，を目的として開発された。第５． ３節で述べた て求められる（"は定数）。平均近点離角Ｍは， 学生実験用の衛星軌道計算プログラムはそのサブセット ケプラー方程式（E−ε sinE＝M）の解の離心近点離角 Ｅを経て，真近点離角 #の算出に利用される。 である。SatelliteSearch は，大家教授のテキスト「衛星 追尾観測の基礎」［７］の基本式（式!参照）を基にし て，更に種々の摂動を考慮し［１ ２−１４］，相田政則氏の Calsat３２（Visual Basic）［１５］と SGP 系軌道計算プロ グラム（FORTRAN）［１６］を参考にして，加藤研究室 の西川裕宣氏（２００５年３月修士了）が筆者の指導の下で Visual Basic ６． ０を用いて作成したものである［８−１０］。 プログラム行数は約３， ０００行，実行ファイル容量は２４４KB である。計算モデルとして永年項計算モデルと SGP 系 計 算 モ デ ル（SGP，SGP４，SGP８，SDP４，SDP８）を 選択できる。 図１ ０．衛星軌道と軌道要素の関係 学生実験用の衛星軌道計算プログラムでは，永年項計 算モデルと SGP８計算モデルだけを選択できる。プロ 衛星追尾のためには，基本的には式!の衛星位置と観 グラム行数は約２， ０００行，実行ファイル容量は１ ６４KB で 測地点を地心座標系に変換し，更に地平座標系に変換し ある。Ｌバンド（１． ７GHz 帯）衛星（NOAA１２号∼NOAA て，パラボラアンテナの方位角 Az と仰角 EL を求めれ １ ８号）に対しては永年項計算モデルと SGP８計算モデ ばよい。しかし，上式から得られる衛星位置は軌道６要 ルのどちらでも１ ００％追尾に成功している。Ｘバンド（８ 素が与えられた時点（エポック）における衛星位置のみ GHz 帯）衛星（Terra と Aqua）に対しては SGP８計算 である。衛星位置はたえず変化しており，現在または未 モデルでほぼ１００％追尾に成功している。 来の位置を予測するのに時間経過の反映だけでは，衛星 を追尾できる値を得ることは出来ない。正確な衛星位置 ―１ ５ ２― 大学における宇宙通信・リモートセンシング関係学生実験 式! １行目 衛星識別番号Ｕ 打上げ年と番号Ａ ２行目 衛星識別番号 軌道面傾斜角 エポック 昇降点赤経 離心率 平均運動変化率 ００ ０ ０ ０ ‐０ ドラグ 近地点引数 平均運動 平均近点離角 ０ ９ ２ ５ ６ 周回番号３ 図１ １．２line element の例（Terra 衛星）と意味 を算出するために，衛星に及ぶ影響を考慮する摂動論を ０１０６２５５）＝０． ６０８８度 と い う 計 算 が 成 km）＝tan−１（０． 用いる。摂動として，永年項（時間の経過につれて一様 り立つ。これは，１秒間に約０． ６１度の変化，即ち目視で に累積する） ，長周期項（近地点引数の変化に伴ないゆ 太陽のほぼ直径分変化することを意味する。アンテナの っくり変化する） ，短周期項（平均近点離角の変化に伴 電力半値幅の観点から考えてソフトの精度は，最低でも ない変化する）がある。摂動として永年項だけを考慮し ０． ３度以内を保たなければならない。また，時間的にも たモデルが永年項計算モデルであり，更に短周期項と長 ０． ５秒以内の誤差でなければならない。 周期項を考慮したモデルが SGP，SGP４，SGP８，SDP４， SDP８計算モデル［１ ６］である。 作成した衛星軌道計算プログラム SatelliteSearch で は，２line element（図１１参照）の各要素を用いること により，これらの摂動も含めて軌道計算できるようにな っている。なお，２line element の各要素の解説は［１７］ が詳しい。図１ １のエポック（元期）の数値０５０２８． ９０３８５６７０ の意味は，UT（Universal Time：世界標準時）で２００５ 年の１月１日から数えて２８． ９０３８５６７ ０日（即ち２００５年１ 月２８日２１時４１分３３． ２秒ＵＴ）であることを示す。時間の 図１ ２．衛星の軌道半径の説明図 計算には修正ユリウス日［１８］を用いている。 （注）摂動について説明する。地球重力の変化，太陽や 月などの引力，大気の抵抗，太陽の光圧，地球の自転軸 ６．３ SatelliteSearch 計算による追尾実験の結果 の変化などさまざまな力が衛星に働く。これらの力の大 実験の結果，Ｌバンド衛星の追尾では，どの計算モデ きさは，中心力（衛星から地球の中心へ向かう引力）に ル（即ち，永年項計算モデル，SGP，SGP４，SGP８，SDP 比べて１００ ０分の１以下と微小であるが，衛星の軌道を ４，SDP８計算モデル）でも１ ００％追尾に成功した。Ｘバ 徐々に変化させる。この微小変化のことを摂動（pertur- ンド衛星の追尾の場合は，SGP８計算モデルが最良で， bation）と言う［１２］。対象物体に対する摂動を考慮す ほぼ１００％の割合で追尾できた［９， １０］。なお，Ｘバンド る近似手法を摂動論と言う。 衛星の追尾の場合，計算の時間間隔（従って，パラボラ アンテナを制御する時間間隔）が１秒の場合，スペクト ６．２ 衛星追尾プログラムに対する要求精度 ルアナライザで受信電波を観察すると，受信強度が１秒 １０mφパラボラアンテナの電力半値幅は，Ｌバンドで 周期で変動した。計算の時間間隔を０． ５秒とすると，電 １． ０度，Ｘバンドで０． ２５度である。追尾が難しいのは電 波の受信強度の周期的な変動はなく，強い電波が受信さ 力半値幅の狭いＸバンドの方である。ここで，Ｘバンド れた。このことは第６． ２節の最後に説明したことを実験 衛星追尾に必要な精度を見積もってみる。例えば高度 で確認したことになる。即ち，計算の時間間隔は，Ｌバ ７０５km の地球観測衛星 Terra/Aqua は，図１２のように ンド衛星追尾の場合は１秒でよいが，Ｘバンド衛星追尾 運動している。地球半径が６ ３７０km なので，この軌道の の場合は０． ５秒以下でなければならない。 円 周 は，２×π×（６ ３７０km＋７０５km）＝４４４５３． ５３６km で あ る。Terra／Aqua の 軌 道 周 期 が９８． ９分 で あ る の ７．おわりに で，１秒 間 に 移 動 す る 距 離 は， ４４４５３． ５３６km/（９８． ９× 本稿は宇宙関連分野の大学教育の１つの手本を示すこ ６０）＝７． ４９１km である。１秒間に変化する角度は，衛 とを目的として，宇宙通信工学科における宇宙通信・リ −１ 星 が 地 上 局 の 真 上 を 飛 ん だ 時，tan （７． ４９１km/705 モートセンシング関係学生実験について詳述した。特に ―１ ５ ３― 加藤 芳信 パラボラアンテナを使った実験（第５． ３節，第６節）は ［８］西川裕宣，加藤芳信：“Visual Basic ６． ０を用い 他大学にも参考になると思われる。第５． ３節の衛星追尾 た衛星軌道計算ソフトウェア” ，平成１ ６年度電気 実験で記したドップラー効果については，中学，高校の 関係学会北陸支部連合大会講演論文集 CD-ROM， 理科や物理の授業などに参考になると思われる。また， 携帯電話を実験に利用する理由は第５． １節に記してある。 CP-53（2004-09） ［９］西川裕宣：“Visual Basic ６． ０を用いた衛星軌道 宇宙通信工学科は２００５年３月に最初の卒業生を送り出 計算プログラムと衛星追尾実験” ，平成１６年度福 し，現在（２００８年９月）までに４回卒業生を送り出した。 井工業大学大学院電気工学専攻修士論文（2005- 学生は本文で紹介した実験実習に熱心に取り組んできた。 02） 学生は着実に成長し，例えば毎年１月末に開催される卒 ［１０］加藤芳信，西川裕宣：“人工衛星軌道計算プログ 業研究発表会のプレゼンテーションを見ても，実験成果 ラムの改良とパラボラアンテナによる衛星追尾実 発表会の経験が生かされており，本文で紹介した実験実 験”，平成１７年度電気関係学会北陸支部連合大会 習の教育効果が確認されている。 講演論文集 CD-ROM，C-37（2005-09） ［１１］加藤芳信，稲田昌恭，小田祥継，奥山誠，藤田裕 参考文献 介：“各種衛星 CD-ROM データ（BSQ 並び）画 ［１］加藤芳信，青山隆司，中城智之：“宇宙通信・リ 像処理プログラム−雲量と陸域・海域に着目した モートセンシング関係実験について” ，平成１ ６年 画像表示の検討−”，福井工業大学研究紀要， vol.３３，pp.381-388（2003-03） 度電気関係学会北陸支部連合大会講演論文集 CD- ［１２］飯田尚志：“衛星通信” ，第２章 ROM，CP-54（２００４-０９） ［２］加藤芳信：“大学における宇宙通信・リモートセ 姿勢，オーム社（1997-02） ンシング関係学生実験” ，第２６回北陸三県教育工 ［１３］長沢工：“天体の位置計算 衛星の軌道と 増補版” ，地人書館 （1985-09） 学研究大会福井大会・第２ ９回全日本教育工学研究 協議会北陸大会発表論文集，B-６，pp.４８-５３（２００５- ［１４］長沢工：“軌道決定の原理”，地人書館（2003-05） ０３） ［１５］相田政則： “Calsat32 のページ", http : //homepage1. nifty.com/aida/jr1huo_calsat32/index.html ［３］加藤芳信：“大学における宇宙通信・リモートセ ンシング関係学生実験” ，教育システム情報学会 ［１６］Felix R. Hoots and Ronald L. Roehrich : ３０周年記念全国大会講演論文集，E2-7，pp.485-486 "Spacetrack Report Number 3 : （2005-08） Propagation of NORAD Element Sets", http : // celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk. ［４］加藤芳信，青山隆司：“地球環境観測衛星 Terra pdf（１９８８−１２） /Aqua-MODIS 受信システム”，福井工業大学研 ［１７］フランクリン・アントニオ 究紀要，vol.３４，pp.331-338 （2004-03） Models for N6NKF（JAMSAT ［５］大家寛，加藤芳信，青山隆司，中城智之：“電子 日本アマチュア衛星通信協会訳）：“軌道要素の ・通信工学実験実習” ，福井工業大学宇宙通信工 解説” ，http : //www.jamsat.or.jp/keps/kepmodel. 学科３年後期テキスト（全１５４頁）（2004-10） html ［６］加藤芳信，青山隆司，中城智之：“宇宙通信工学 ［１８］馬目洋一：“ユリウス日（Julian Day）”， 実習”，福井工業大学宇宙通信工学科４年テキス http : //homepage1.nifty.com/manome/astrology ト（全３３１頁）（2005-04） /julian.html（修正ユリウス日の計算式記載） ［７］大家寛：“衛星追尾観測の基礎” ，福井工業大学 宇宙通信工学科３年テキスト（2003-04） Experiments on Space Communication and Remote Sensing for University Students Yoshinobu KATO Key words : student experiment, space communication, remote sensing, parabola antenna,satellite orbit calculation program, satellite tracking, NOAA, LANDSAT, Terra, Aqua, MODIS, image processing, experiment result symposium, academic education ―１ ５ ４―