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スパースモデリングによる革新的な自然科学データ解析技術の開発と実用化

Research Project

Project/Area Number 15J00999
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Measurement engineering
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

太田 守  金沢大学, 総合メディア基盤センター, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsプラズマ波動 / 科学衛星データ / 到来方向推定 / 波動分布関数法 / あらせ衛星 / ベイズ推定 / 降水観測 / ニューラルネットワーク / 逆問題 / モデル選択 / スパース性
Outline of Annual Research Achievements

今年度は, 前年度に引き続きプラズマ波動の到来方向推定手法の提案と, その推定結果の信頼性の評価方法について検討を行った. あらせ衛星搭載PWEデータから, 絶対方向推定を行うための方法と複数のプラズマ波動が同時に到来する場合の伝搬方向推定結果の信頼性の擬似データを用いた評価を行った. Means法を用いてあらせ衛星の実観測データから時間-周波数ごとの波動伝搬方向を計算し, 安定して伝搬方向が推定できているを確認した. また, ポインティング・ベクトルを計算した結果, コーラスの理論的解析から得られる事実と一致していることを確認した. 以上の解析結果は, 2017年10月の学会で発表した.
また, ジオスペースのプラズマ分布を把握するためには, 伝搬方向推定解析(逆問題)と波動伝搬シミュレーション(順問題)を組み合わせる必要がある. VLF波動の伝搬シミュレーションでは, レイトレーシング法が主に用いられる. 電子密度モデルにGCPM v2.4, 国際電離層標準IRI2016を, また背景磁場モデルとして12世代のIGRFとTsyganenko (TS05)の組み合わせを利用可能なように, 従来研究で開発されたレイトレーシングプログラムの改良し, それを活用して観測事例を理論的に説明するための基礎的な検討を行った.
さらに, 自然科学データ解析技術の中で特に重要である高精度な判別器の設計に取り組んだ. 具体的には, 鉛直ドップラーレーダデータによる高精度な降水強度推定を目指し, 降水種別の分類を行う判別器をAutoEncoderと3層NNを用いて構築した.本システムは降水粒子を6分類するものでF値91.5%となっており非常に高い判別性能を示した. 種別ごとの物理特性や, 予測性能についても検証した.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] The Plasma Wave Experiment (PWE) on board the Arase (ERG) Satellite2018

    • Author(s)
      Y. Kasahara, Y. Kasaba, H. Kojima, S. Yagitani, K. Ishisaka, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, M. Ozaki, S. Matsuda, T. Imachi, Y. Miyoshi, M. Hikishima, Y. Katoh, M. Ota, M. Shoji, A. Matsuoka, and I. Shinohara
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Onboard Software of Plasma Wave Experiment aboard Arase: Instrument Management and Signal Processing of Waveform Capture/Onboard Frequency Analyzer2018

    • Author(s)
      S. Matsuda, Y. Kasahara, H. Kojima, Y. Kasaba, S. Yagitani, M. Ozaki, T. Imachi, K. Ishisaka, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, M. Ota, S. Kurita, Y. Miyoshi, M. Hikishima, A Matsuoka, and I. Shinohara
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new method for direction finding based on Markov random field model2015

    • Author(s)
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • Journal Title

      Radio Science

      Volume: 50 Issue: 7 Pages: 598-613

    • DOI

      10.1002/2014rs005635

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Bayesian Evaluation Technique for Direction Finding Method using Spectral Matrix2017

    • Author(s)
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Absolute Direction Finding Method for the PWE/OFA Data2017

    • Author(s)
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, et al.
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2017年 秋学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Direction finding method developed for the Arase/PWE2017

    • Author(s)
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, et al
    • Organizer
      第359回生存圏シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] あらせ衛星データのプラズマ波動伝搬方向解析2017

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 松田 昇也ら
    • Organizer
      名古屋大学宇宙地球環境研究所研究集会「宇宙環境の理解に向けての統計数理的アプローチ」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] A proposal of direction finding and evaluation technique of plasma waves measured in the Earth’s magnetosphere2017

    • Author(s)
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • Organizer
      2nd PSTEP International Symposium
    • Place of Presentation
      Uji campus, Kyoto University, Kyoto
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 波動分布関数法に適した先験情報の検討2016

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ, 千葉
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 波動分布関数法のベイズ推定に基づく性能評価2016

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • Organizer
      統計数理研究所共同研究集会「宇宙環境の理解に向けての統計数理的アプローチ」
    • Place of Presentation
      統計数理研究所, 東京
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] スペクトルマトリクスを用いる伝搬ベクトル推定手法の性能評価2016

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2016年 秋学会
    • Place of Presentation
      九州大学 伊都キャンパス, 福岡
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 統計的モデル選択によるスペクトルマトリクスの分類2016

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • Organizer
      第332回生存圏シンポジウム「宇宙プラズマ波動研究会」
    • Place of Presentation
      京都大学 宇治キャンパス, 京都
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of Direction Finding Method using the VLF Data Measured by Akebono2015

    • Author(s)
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • Organizer
      2015 AGU Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Moscone Center, San Francisco, USA
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 波動分布関数法に基づく伝搬ベクトル推定手法の改良2015

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • Organizer
      第301回生存圏シンポジウム宇宙プラズマ波動研究会
    • Place of Presentation
      黒部市宇奈月国際会館セレネ, 富山
    • Year and Date
      2015-11-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] VLF波動の伝搬ベクトル推定手法の改良と評価2015

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2015年 秋学会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス, 東京
    • Year and Date
      2015-11-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on Improvement of Direction Finding Method for VLF Waves2015

    • Author(s)
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • Organizer
      2015 URSI-Japan Radio Science Meeting
    • Place of Presentation
      O-okayama Campus, Tokyo Institute of Technology, Tokyo
    • Year and Date
      2015-09-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スパース性に基づくVLF波動の伝搬ベクトル推定法の検討2015

    • Author(s)
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ, 千葉
    • Year and Date
      2015-05-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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