2011 Fiscal Year Annual Research Report
離散的最適化と時系列解析による人工衛星データの復元と知識発見
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22650029
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| Research Institution | National Graduate Institute for Policy Studies |
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Principal Investigator |
土谷 隆 政策研究大学院大学, 政策研究科, 教授 (00188575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 玄太 統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (40370093)
池上 敦子 成蹊大学, 理工学部, 教授 (90146936)
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| Keywords | 人工衛星 / 惑星科学 / 時系列解析 / 整数計画 / 線形計画 |
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| Research Abstract |
人工衛星Geotailは地球磁気圏のプラズマを観測する人工衛星であり,プラズマ粒子の速度・入射方向・入射角の3次元ヒストグラムを12秒ごとに地球に送信する.24時間の内8時間は3次元ヒストグラムをそのまま通信できるが,16時間については,通信の制約上,入射角方向について和をとって得られる2次元ヒストグラムと,3次元ヒストグラムの平均と分散共分散行列のみを送信する.本研究は,2次元ヒストグラムと3次元ヒストグラムの平均・分散共分散行列から,元の3次元ヒストグラムを復元することを目的とするものである.ヒストグラムの情報は特徴量の時系列としてまとめられ,ETスペクトログラムという2次元のカラー図面に集約され,地球惑星科学分野での検討に供される.
本年度は,まず,この復元問題を混合整数計画問題として定式化して解くことを試みた.その結果,粒子数の総数が75程度と少ない場合であっても,最新の混合整数計画法のソフトウェアによって解くことが困難であることが判明した.その一方,整数計画問題による解と,線形計画問題による緩和問題による解がかなり近いことがわかり,ずっと求解が容易な線形計画緩和問題を整数計画問題の代わりに用い,いくつかの事前情報を利用して復元を行う方針を立てた.
その結果,低速プラズマ粒子については,時系列的な事前情報による復元が,高速プラズマ粒子については入射角方向の周辺分布を事前分布とした復元が有効であることが示唆された.さらに,プラズマの状態として,ローブ,プラズマ境界層,プラズマシートの3つが存在することが知られているが,これらの識別は容易であり,これらを識別した上で,状態ごとに異なるモデルを当てはめて復元することも検討中である.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
整数計画を線形計画緩和によって代用することが有効であること,そして,事前情報として何を導入すれば良いかなどについて,等,復元に向けて有効な知見が得られつつあるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在解析を行っているのは2つのデータであるが,さらに多くのデータを用いてこれまでに得られた知見の有効性を確認する.また,地球惑星科学的な観点からの事前情報をさらに取り入れた解析を行う.
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