| 研究課題/領域番号 |
26800129
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
高橋 弘毅 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40419693)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 重力波 / 宇宙物理 / 計算物理 / 相対論 |
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| 研究実績の概要 |
平成26年度は、基本的なプログラムやライブラリーのソフトウェアとハードウェアの整備を行い、プログラムの改良と高速化、および、基本的な信号とノイズを用いた重力波検出効率の評価をおこなった。
Hilbert-Huang変換 （HHT）解析では、一種の high-pass filter を繰り返して適用する Empirical Mode Decomposition (EMD) を行う。これにより時系列データからノイズを除去するとともにデータを複数の周波数帯域モード (IMF: Intrinsic Mode Functions) に分解する。さらに、それぞれの IMF に対して Hilbert 変換を用いた Hilbert Spectral Analysis (HSA) を行い、瞬時振幅や瞬時周波数の時間的変動を解析する。
今までは、研究代表者が作成した簡易的なテスト計算プログラムを用いていたが、アラートシステムとして観測装置への実装すると言う面では、メモリー配置、計算の効率性などの観点から、いくつか問題点があることがわかっていた。より効率よく計算を実行していくために、プログラムの全面的な改良をおこなった。
また、典型的な重力波信号をガウスノイズ、KAGRA 観測装置のシミュレーションノイズデータに注入して、HHT解析を実行し、どの程度重力波信号を取り出せるか、また、HHT解析のパラメータを変えることによりその傾向がどのように変化するかを中心に系統的に調べた。抽出される重力波信号の瞬時振幅や瞬時周波数に対する誤差解析もおこなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Hilbert-Huang変換(HHT)を用いた解析をする際の基本的なプログラムやライブラリーなどのソフトウェアの整備やアルゴリズムの改良など、当初の予定通り進んでいる。
典型的な重力波信号をガウスノイズ、KAGRA 観測装置のシミュレーションノイズデータに注入して、HHT解析を実行し、どの程度重力波信号を取り出せるかなどの評価も進め、その結果をまとめ、論文として投稿し、順調に成果を出しつつある。また、国内外の学会・研究会や国際会議でもその進展状況を報告している。 さらに、国外の研究協力者との研究打ち合わせについては、電子メールやテレビ会議システムを利用した打ち合わせの回数を増やし、今のところ 研究遂行は順調である。
以上を総合的に考慮し、研究目的を達成するための本研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度（平成26年度）の成果を受けて、以下の点を中心に研究を進める。
HHT を用いた重力波検出のアルゴリズムを、平成27年度運転予定のiKAGRAが取得したデータに適用する。具体的な観測装置が出力するデータに対して、その最適化プロセスの立案・検証、及び、信号雑音比、計算時間、時間分解能、および、周波数分解能などの改善量を評価する。
また、複数の重力波検出器のデータを連係させて検出効率と解析精度の向上を行うための HHT 解析手法の開発も行う。
その後、マッチドフィルタ解析との連携も考える。HHT 解析により重力波信号が含まれる可能性が高いことが明らかになったデータに対して、パラメータ領域を限定してマッチドフィルタ解析を実行し、さらに抽出された重力波信号に再度 HHT 解析を行い、重力波の性質を詳しく調べるという総合的な検出・解析手法を確立する。
さらの、他の時間-周波数解析との結果の比較・評価なども始め、HHT解析の有効性を示していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
開発した独自のプログラムのクロスチェックや NASA グループが得ている結果との比較や議論のため、平成26年度中に研究代表者が NASA グループに出向く予定であったが、研究協力者との日程調整が難航したため、改めて NASA へ訪問することとした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究協力者と日程調整をし、NASA に出向き、平成26年度に実行できなかった NASA グループの対面での議論・打ち合わせを実行する予定であり、その旅費として使用する予定である。
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