レーザ通信の話～その１４

どうも、青柳です。

最近ようやく、研究室の4年生の卒論執筆が進み始めました。

今年のレーザ班の4年生は2人です。(ハイパー班は6人だっけ？)
研究テーマは、追尾制御系に関する論文と、ビットエラーの評価＋エラー訂正符号に関する論文の2つです。
2人とも実験や論文執筆などがんばっています。


今年はじめて4年生に対して研究の指導(のようなもの)をやったのですが、なかなか大変ですね。
特に自分がカバーしていない分野というのはホント大変です。
エラー訂正符号なんて勉強したこともなかったので、「ここがわからないので、教えてください！！」と言われても
オレもわかんねぇよ～！といった感じなんです。
まぁ聞いてきてくれるおかげで実験も進みますし、ぼくも勉強できるのでいいんですが。

一緒に研究をするようになって8、9か月程度たちましたが、やっぱりここまでやると4年生の成長がすごいですね。
最初はソフトウェアなんて一度も作ったことがなかったのに気がついたら一人でどんどん作っていくんですよ。
なんか見ててうれしいです。

まぁ抜けている部分っていうのも結構ありますが・・・
特に数学とかデータの取り方、統計とかっていうのはニガテみたいです。
なんとか頑張ってもらいたいものです。


卒論提出まであと1か月ちょいですが、みなさん頑張ってください。

ではでは。

レーザ通信の話～その１４

とうとう12月になってしまいました。

クリスマスの予定は・・・ないです。今のところ。

これが現実です。リアルです。そうなんです。


どうも、こんばんわ。あおやなぎです。
奇跡は信じてますよ。マジで。



さて、レーザ通信の近況について報告しておきます。

ここ1週間は追尾制御系のシミュレーションをいじったり、実験装置のデータを取ったりしていました。

先週あたりに指摘されていた指向制御装置の応答速度に関しては特に問題ないかな～といった感じです。
シミュレーションで応答速度を上げても外乱抑制の特性にはあまり変化が見られず・・・。
（たしかに若干特性は良くなりますが、微々たるものです。）


で、どうにも上手くいかないので、思い切ってジャイロでフィードバックをかけてみました。
最初の構想としては衛星搭載時にはジャイロの情報も使って追尾制御をする予定でしたし。

外乱はまぁまぁ抑圧できるようになりました。それでも追尾精度は1.6mrad(σ)程度なのでまだまだ足りないんですが。

追尾誤差の周波数解析なんかもしてみましたが、外乱周波数以外にも数十Hzくらいまでノイズがありました。

ここら辺を踏まえると指向制御装置単独での評価アンド改良をやり続けるよりも、受信側の制御装置を作って制御系を構築したほうが良さそうな気がしてきました。

数百Hzまで抑圧できるような制御装置を作れば、十分追尾誤差を小さくできるはずです。
（シミュレーション上では上手くいきます。）

とりあえず、そんな感じで動きたいなと思っています。
どうでしょう？？

レーザ通信のはなし～その13

どうも、あおやなぎです。

さて、レーザ通信の近況について報告します。

この前のブログで先生からコメントをもらってから、追尾実験用のシミュレータづくりプラス検証実験をやっていました。

シミュレータがうまくできると何となくうれしいですね。
本物と同じ実験データがでてきたよ！みたいな。
（こんなことで喜んではいけないですが。）


で・・・、まぁ色々とパラメータをいじくってみましたが、演算時間遅れの影響が一番大きいです。
(一番といっても他のパラメータの影響なんてほぼなかったんですが。)

実環境での演算時間遅れのトータルを測定したところ20msecもかかっていました。
もちろん、ほぼ通信部分の遅れが全てです。

シミュレーションでは、演算時間遅れを0.02msec程度にすると追尾誤差を抑えられるようになりました。
が・・・、実環境では無線通信を使う関係上0.02msec以下??なんてムリです。単純に通信速度を上げるとかで対処はできますが・・・。
これは、却下されますね。


う～ん・・・、どうしましょう？

やっぱり、第3の方法として新たな方法を発明しましょうか～。
色々と構想はあるので。たぶん。

レーザ通信のはなし～その１２ 停滞した生活

日々の生活になにか刺激がほしいです。
どうも、あおやなぎです。

みなさんいかがお過ごしですか？
ぼくはあいかわらず愛のない生活をすごしています。
不憫に思った方は・・・、よろしくお願いします。





さて、レーザ通信の近況について報告しておきます。

宇科連が終わったあとから、ず～っと追尾制御に関する実験をやっていました。

指向制御装置にターンテーブルで外乱（Step外乱、正弦波外乱）を与えて、CMOSイメージセンサが取得した誤差角をフィードバックして中心位置を追尾する。。。といった実験です。

ちなみに、指向制御装置は衛星側に。イメージセンサは地上局に設置する予定です。（今回は防振台の上で近距離で実験をやりました。）

実験結果ですね。最悪です。

正弦波外乱の抑制なんてまったくできないし、というか振動しまくりですし。

ステップ外乱は、まぁなんとかなりますが、収束するまで結構時間がかかったりしてしまいます。偏差も大きいし。

原因としては、CMOSイメージセンサからのフィードバック信号を指向制御装置側で処理（受信信号の処理）をするのに時間がかかっているためだと考えています。

だいたい1msecくらいかかっているので、う～ん遅いなぁといった感じです。

追尾をするためにはこの時間遅れは致命的・・・ですよね。


打開策としては。

とりあえず、今の状態で最良の実験結果を出してみる。（補償器の係数設定をうまくすれば、もうチョイ精度が出そうなので。あと、何Hzの外乱まで追尾可能とか調べる必要ありますね。）


そして次に、受信側にもマイクロラジアン単位の細かな制御が可能な制御装置を組み込む。


といったところでしょうか。

受信側の制御装置は新規開発ですが、数ミリラジアン程度の制御範囲でいいと思うので、ピエゾとかを使ってみようかなぁと考えてたりしてます。



最近の研究はず～っと停滞気味です。

なんとか打開せねば。



そして・・・停滞した(愛のない)生活も打開せねば。


と思いながらあと1か月がんばります！！

レーザ通信の話～その１１ 宇科連で発表

気がつけば、もう１１月です。
あおやなぎです。
そろそろ、最後の追い込みです。いろいろと。


さて、先日まで札幌コンベンションセンターで宇宙科学技術連合講演会が開かれていました。
最終日の昨日が僕の発表でした。
発表はもちろん北海道衛星のレーザ通信に関してです。

とりあえず、すんごい緊張しました。(小心者なので…)
会場はでかいし、人がたくさんいるし、のどはカラカラだし。
まぁ、発表練習はちゃんとやっていたので、変なことを言ったりはしませんでしたが…

発表後にはOICETS(きらり)関係の方々からいろいろとアドバイスや感想をもらいました。
レーザ光の指向制御に使うステアリングミラーの真空用潤滑剤や、大気揺らぎ関係の論文も教えてもらいました。
研究内容（指向制御装置とか）に関しても良い意見などをもらいました．
こういう話はホントにうれしいですね。研究を続けていく励みになります。
ホントに。

レーザ通信のはなし～その１０！

最近のオススメはニッポンプレミアムです。あの赤いヤツです。
麦芽アミノ酸が２倍です。けっして、３倍ではありません。
どうも、あおやなぎです。


さて、レーザ通信に関しては久々の投稿になります。
別にサボってたわけではありません。一応、毎日ガンバっていました。
というのも全然進捗がなくて報告ができる状態でなかったです。

今は試作している光送信機と光受信機を使ってビットエラー率の計測を行っています。
前回（いつか忘れましたが、）と比較してトランスインピーダンスアンプのゲインを上げたので、受信感度は上がりましたが、どうにもビットエラー率が10の-4乗より下がりません。

回路のノイズが原因であると考えているのですが、どこがノイズ源でどこに影響が出ているのかもわからない状態です。
回路をいじっていると結構、原因の検証よりもどうしたらビットエラー率が下がるか？を考えがちです。
まずは原因（どこでノイズが出ているか？どこからノイズが出やすいか？どういうノイズか？）を考えるべきですね。
対処のしようがないですから。そもそもノイズが原因かも分かっていないですし。

レーザ通信のはなし～その１０？

最近は、趣味を探すことが趣味になっています。
どうも、あおやなぎです。

なにかおもしろい趣味になりそうなことがあれば教えて下さい。ぜひ。


さて、レーザ通信の開発進捗ですが、結構よい実験データが手に入りました。

ここ2週間ほど指向制御装置の改良と実験を繰り返していました。

前回の指向制御装置との変更点は、フィードバックセンサ用のA/Dコンバータを変更(14bitから16bit)したのみですが、指向精度が3倍以上よくなって、十分要求値を満たせるくらいまでになりました。



今回の実験は、静止状態での評価でしたが、次は指向制御装置をターンテーブルに乗せて、追尾精度の測定をする予定です。
ではでは、おつかれさまです。

レーザ通信のはなし～その９

最近の好物はコンビニのおでんの汁です。
あおやなぎです。

HIT-SAT一周年記念飲み会では、色々と面白い話ができました。

１年前の話や、これからのこと、進路の話などなど。

あと、このブログを見てくれている方が多いこともわかりました。
コメントがあればぜひぜひお願いします。

 

さて、レーザ通信の進捗ですが・・・

実は、ぜんぜん進展しておりません。
いや、もちろん作業はしているんですがね。

指向制御装置の精度を上げるために、内部のフィードバック制御に使っている２次元ＰＳＤの精度を上げようと思っています。

で、A/Dコンバータを14bitから16bitのものに変更したのですが・・・

16bitA/Dコンバータがうまく動いてくれないんです。

入力電圧を上げていくと、特定のビットが固まって（０とか１に固定されて）動かなくなってしまいます。
これってなに？？って感じです。

数日粘ってみたのですが、結局わからなかったのでＩＣを変えてみることにしました。
たぶん今週には届くので、なんとか今の状態から脱出したいです。

復調回路のほうは、アンプＩＣを取り寄せ中です。

進捗はこんなところです。（なにもないけど。）

１０月のはじめには北海道衛星の会議があるし、後半には学会発表が２件あります。
さらに、大学の研究紀要も書かなきゃいけないので・・・

そろそろあぶないかもです。

 

ＰＳ：HIT-SAT飲み会のあと３次会をやりました。ひとりでしたけどね。

レーザ通信のはなし～その８

昨日、髪を切りに行った時に店員さんに、

「夏休み中なにしてた？」

と聞かれ、悲しくなりました。あおやなぎです。

 

さて、今週の作業は電子回路の部品発注や回路設計などをやっていました。

あとはＣＭＯＳカメラのソフトウェア製作などをやっていました。

ＣＭＯＳカメラにはアートレイ社製のＵＳＢ制御式のカメラを使っているのですが、ＳＤＫを入手しているので開発はかなり楽になっています。

今週は地味な作業しかしていないので、あまり書くことがありませんでした。

来週には待ちに待った16bitADコンバータＩＣやアンプなどが届く（はず）ので、作業を進展させたいと思います。

ではでは、おやすみなさい。

レーザ通信のはなし～その６だっけ？

今日で、大学お泊り５日目です。

実験をやってもうまくデータがとれないし、そもそも実験が夜しかできないし、学会発表の要旨を書かなきゃいけないし、データをまとめなきゃいけないし、ビールは飲めないし、

・・・と、かなりせっぱ詰まった状況で、疲労こんぱいです。

こんなボクを癒してくれる方募集中です。

 

募集中ですよ。
名刺たくさん配ってみようかな…。

 

 

さて、レーザ通信のほうは、現状の試作モデルの評価というものを1週間かけてずっとやっていました。

まぁ、データ取りもダメもとって感じでしたが・・・

送信、受信回路のほうはやはりビット誤り率はE-4より下がりませんでした。

評価試験は、受光レンズにに光学減衰フィルタをかませて、受光強度を変化させてビット誤り率を測定します。

-40～-45dBm（衛星地上間でレーザ通信をやった時の受光強度、だいたい）程度ではビット誤り率がE-2とかになって、まったく通信ができなくなってしまいました。

受光強度を目いっぱい上げていってもビット誤り率はE-4より下がりませんでした。

問題点としては、トランスインピーダンスアンプの許容入力電流が低い（これでAPDの増倍率に制限がかけられている），APDの遮断周波数が伝送速度の2倍程度しかとっていない、アンプの増幅率？、回路ノイズ？などと考えていますが、まだ検討はついていないです。

長くなってしまったので、指向制御の評価については今度書きます．

ではでは、おやすみなさい。

明日は、帰ります。