落雷予測のための高精度３Ｄ地形モデルと超高速ＧＰＵクラスタによる雷放電電磁界解析

• 研究課題/領域番号: 15K12496
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 自然災害科学・防災学
• 研究機関: 仙台高等専門学校
• 研究代表者: 園田 潤 仙台高等専門学校, 知能エレクトロニクス工学科, 教授 (30290696)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 雷放電電磁界 / FDTD / MW-FDTD / 数値地図モデル / UAV-SfM / GPU / 雷放電電磁界解析 / FDTD法 / MW-FDTD法 / GPUクラスタ / 3次元FDTD数値モデル / UAV / SfM / 全球高精度デジタル3D地図

研究成果の概要

落雷により生じる電磁界の伝搬を，高速かつ実際の地形や構造物を考慮した高精度モデルで解析するために，本研究では電磁界解析で広く使用されているFDTD法を拡張したWM-FDTD法の3次元かつCPUやGPUで並列計算するプログラムを開発した。実際に地形モデルだけではなく，ビルや住宅等の構造物をモデル化した実際の問題に近いモデルの解析として，仙台市のモデルを考え，山間部で生じた落雷による電磁界が都市部の都市構造で大きく変化することを解析で明らかにし，実際の問題により近い問題で雷放電電磁界を解析できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] 3次元MW-FDTD法の並列計算による数値地図と都市モデルを用いた雷放電電磁界解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 及川貴瑛，園田潤，本間規泰，佐藤源之
  • 雑誌名: 電気学会論文誌． Ａ 巻: 136 号: 5 ページ: 235-240
  • DOI: 10.1541/ieejfms.136.235
  • NAID: 130005149178
  • ISSN: 0385-4205, 1347-5533
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 深度センサで構築したFDTD数値モデルの誤差が電磁界解析に及ぼす影響の定量評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今野海航，園田潤, 金澤靖，佐藤源之
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌C 巻: 99-C ページ: 243-246
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Simple Approximation Formula for Numerical Dispersion Error in 2-D and 3-D FDTD Method (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Sonoda, K. Kaino and M. Sato
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E99.C 号: 7 ページ: 793-796
  • DOI: 10.1587/transele.E99.C.793
  • NAID: 130005160301
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accurate 3-D reconstruction of sands from UAV image sequence (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Matsunaga, M. Hashimoto, Y. Kanazawa, and J. Sonoda
  • 雑誌名: 2016 International Conference On Advanced Informatics: Concepts, Theory And Application (ICAICTA) 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Simple Approximation Formula for Numerical Dispersion Error in 2-D and 3-D FDTD Method (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Sonoda, K. Kaino and M. Sato
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electronics 巻: E99-C
  • NAID: 130005160301
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 3次元MW-FDTD法の並列計算による数値地図と都市モデルを用いた雷放電電磁界解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 及川貴瑛，園田 潤，本間規泰，佐藤源之
  • 雑誌名: 電気学会論文誌A 巻: 136
  • NAID: 130005149178
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 屋内外シームレス電波環境解析のためのUAV-SfMによるFDTD実環境マルチスケール数値モデル構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園田潤，今野海航，橋本瑞樹，金澤靖，佐藤源之
  • 学会等名: 電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
  • 発表場所: オホーツク・文化交流センター
  • 年月日: 2016-07-21
• [学会発表] 屋内外シームレス電波環境解析のためのSfMや深度センサによるFDTD実環境マルチスケール数値モデル構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 園田潤，今野海航，橋本瑞樹，金澤靖，佐藤源之
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] 落雷で生じる電磁界の長距離伝搬のGPUクラスタによる高速解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 園田潤，本間規泰
  • 学会等名: 電気学会A部門大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 深度センサを用いた複数の物体が存在する複雑な室内実環境FDTD数値モデル構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 園田潤，今野海航，金澤靖，佐藤源之
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] UAVで空撮した動画と SfMによるFDTD数値モデル構築の精度検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 我妻達也，園田潤
  • 学会等名: 電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 岩手県立大学
  • 年月日: 2015-08-28
• [学会発表] 深度センサで構築したFDTD数値モデルの誤差が電磁界解析に及ぼす影響の定量評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 園田潤，今野海航，金澤靖 ，佐藤源之
  • 学会等名: 電子情報通信学会電磁界理論研究会（光・電波ワークショップ）
  • 発表場所: 釧路市生涯学習センター
  • 年月日: 2015-07-16