2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of Rocket GPS ionospheric tomography for high resolution
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25820189
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
芦原 佑樹 奈良工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (50511557)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超高層大気 / 電離層 / 電子密度 / GPS / TEC / トモグラフィ / 観測ロケット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，高い分解能を持つ電離圏電子密度の空間分布観測手法を開発することを目的としている．本年度は，ロケットGPSトモグラフィ法に適したトモグラフィ解析アルゴリズムの検討を行った．
検討モデルとして，まず電離圏モデルを設定する．これに対して，過去の観測ロケット実験により得られた飛翔データとGPS衛星の軌道を適用することで，ロケット飛翔中に観測されるGPS-ロケット視線間の全電子数（GPS-TEC値）を計算する．このGPS-TEC値を用いて，以下のトモグラフィ解析アルゴリズムの検討を行った．
トモグラフィ解析アルゴリズムの検討では，初めに一般的なトモグラフィ解析で手法であるフィルタ補正逆投影法（Filtered Back Projection: FBP）を用いたところ，元の電離圏モデルと大きく異なる再構成画像が得られた．FBP法ではトモグラフィ解析を行う際に，欠損データに対する補間が行われない．ロケットGPS-TECトモグラフィのように投影角が制限される欠損観測データでは，良い結果を得られないことがわかった．
そのため，欠損データを補間できるトモグラフィ解析アルゴリズムの検討を行った．一部の医療用CTや走査型電子顕微鏡で用いられる解析アルゴリズムである，逐次近似代入法（Simultaneous Image Reconstruction Technique: SIRT），最小二乗共役勾配法（Conjugate Gradient Least Squares: CGLS）を用いたトモグラフィ解析を行った．より複雑形状となる電離層イレギュラリティを模したパッチ電離層モデルにおいても，FBPよりSIRT，SIRTよりもCGLSにおいて良好な再構成画像が得られた．
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