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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

研究課題

研究課題/領域番号 15J00999
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 計測工学
研究機関金沢大学

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードプラズマ波動 / 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
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] The Plasma Wave Experiment (PWE) on board the Arase (ERG) Satellite2018

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Onboard Software of Plasma Wave Experiment aboard Arase: Instrument Management and Signal Processing of Waveform Capture/Onboard Frequency Analyzer2018

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new method for direction finding based on Markov random field model2015

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • 雑誌名

      Radio Science

      巻: 50 号: 7 ページ: 598-613

    • DOI

      10.1002/2014rs005635

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Bayesian Evaluation Technique for Direction Finding Method using Spectral Matrix2017

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Absolute Direction Finding Method for the PWE/OFA Data2017

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, et al.
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2017年 秋学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Direction finding method developed for the Arase/PWE2017

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, et al
    • 学会等名
      第359回生存圏シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] あらせ衛星データのプラズマ波動伝搬方向解析2017

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 松田 昇也ら
    • 学会等名
      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」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A proposal of direction finding and evaluation technique of plasma waves measured in the Earth’s magnetosphere2017

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • 学会等名
      2nd PSTEP International Symposium
    • 発表場所
      Uji campus, Kyoto University, Kyoto
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 波動分布関数法に適した先験情報の検討2016

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ, 千葉
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 波動分布関数法のベイズ推定に基づく性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • 学会等名
      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」
    • 発表場所
      統計数理研究所, 東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2016年 秋学会
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス, 福岡
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • 学会等名
      第332回生存圏シンポジウム「宇宙プラズマ波動研究会」
    • 発表場所
      京都大学 宇治キャンパス, 京都
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of Direction Finding Method using the VLF Data Measured by Akebono2015

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • 学会等名
      2015 AGU Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • 学会等名
      第301回生存圏シンポジウム宇宙プラズマ波動研究会
    • 発表場所
      黒部市宇奈月国際会館セレネ, 富山
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] VLF波動の伝搬ベクトル推定手法の改良と評価2015

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2015年 秋学会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス, 東京
    • 年月日
      2015-11-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Study on Improvement of Direction Finding Method for VLF Waves2015

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Ota, Yoshiya Kasahara, Yoshitaka Goto
    • 学会等名
      2015 URSI-Japan Radio Science Meeting
    • 発表場所
      O-okayama Campus, Tokyo Institute of Technology, Tokyo
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      太田 守, 笠原 禎也, 後藤 由貴
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ, 千葉
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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