2015 Fiscal Year Research-status Report
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26630182
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山本 衛 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (20210560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 昭則 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10311739)
齋藤 享 国立研究開発法人電子航法研究所, 航法システム領域, 主幹研究員 (40392716)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電離圏全電子数 / 3次元トモグラフィー / 電離圏構造 / GPS観測網 / リアルタイムモニタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
GPS衛星からの測位電波を利用して電離圏全電子数（Total Electron Content; TEC）が計測できる、GPS-TECと呼ばれる計測技術がある。本課題では、国土地理院が全国1200点以上に展開しているGPS観測網GEONETのデータを用いた3次元トモグラフィー解析を用いて、わが国上空の電離圏電子密度の3次元モニタリングの実現を目指す。本研究の課題は以下の3点である。
課題1「3次元トモグラフィー解析手法の熟成」自動トモグラフィー解析の安定性向上と高速化をはかる。課題2「3次元電離圏構造のデータベース化」1997年から現在まで蓄積されてきたGPS-TECデータをすべてトモグラフィー解析することで、約11年周期を示す太陽活動度に対する電離圏変動などの研究を可能にする。課題3「電離圏3次元リアルタイム・モニタリング」GEONETから得られるGPS-TECの1秒値を用いたリアルタイムシステムを構築し公開する。
平成27年度には以下の研究を実施した。（１）課題１についてPython言語に移植された拘束付き最小二乗法によるトモグラフィー解析プログラムの安定度の向上に取り組んだ。さらにトモグラフィー解析の前段階として必要となる、GPS衛星と受信機のバイアス推定プログラムの開発に取り組み、疎行列ルーチンの利用によって従来プログラムに比して計算時間を大幅に削減することに成功した。（２）この成果をもとに課題３のリアルタイムシステムの開発に取り組んだ。電子航法研究所では、GEONETの内の全国200点から1秒値を得ている。これを利用することとし、15分ごとにトモグラフィー解析結果を得ることを目標とした。（１）による計算時間の削減の結果、データ取得からトモグラフィー解析までの処理時間を10分間以下とすることに成功し、15分ごとに解析するという目標が達成された。電子航法研究所に整備した専用計算機を用いて、年度末にリアルタイムサービスを開始した。
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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
平成27年度中に課題１と課題３を終えてリアルタイムサービスの開始にこぎつけることができた。備考に示すURLからデータサービスを開始している。本課題に関連して、拘束付き最小二乗法によるトモグラフィー解析によって、波長が数100kmである中規模電離圏擾乱が解像可能であることが示された（Chen et al., 2016）。また台湾のVHFレーダーと與邦国島に設置された大気光イメージャを用いて、中規模電離圏擾乱の空間構造の研究が行われた（Lin et al., 2016）。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はリアルタイム・トモグラフィー解析プログラムを既存データの解析に転用することで、課題２に取り組んでいく。膨大なデータ処理に対応するため、データ解析専用の計算機の整備等が必要である。
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| Causes of Carryover |
課題１で取り組んだトモグラフィー解析の大幅な高速化により、リアルタイムシステムのための計算機として通常のパーソナルコンピュータを使用することが可能となり、結果として経費を節約することとなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
課題２の膨大なデータ処理を短時間に集中的に実施するため、高速な専用計算機が必要であるため整備する。またリアルタイムサービスで３次元データを効率よく表示するためのwebシステムの整備にも取り組んでいく。
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