ノイズに頑健な時間周波数解析手法の開発とその応用

抗噪声时频分析方法的发展及其应用

• 批准号: 18J22775
• 负责人: 佐々木 裕文
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22775/
• 关键词: データ解析; 数値計算; 時間周波数解析; 統計的信号処理; 流体力学; 3次元熱対流系; 大規模渦; フーリエ解析; ウェーブレット解析; ブラインド信号源分離; ブラインド再構成; ノイズ

本年度は、回転系における3次元熱対流系の数値シミュレーションを行い、得られるデータを用いて、ノイズ等の揺らぎに頑健な時間周波数解析手法の開発とその応用の研究を流体データを用いて進めた。まず、運動エネルギーの空間スペクトル解析を行った。運動エネルギーを熱対流運動成分と水平渦成分に分離し、それぞれに対して空間2重フーリエ分解を行うことで、各成分のエネルギーの時間変化の特徴をとらえた。その結果、熱対流運動は水平スケールが領域の厚さと同程度の成分が卓越しており、その発達は初期の数百回転周期で飽和してしまい、以後はほぼ一定のレベルに保たれている。一方で、渦成分は初期の熱対流運動の発達時にはそれと同程度の水平スケールのものが卓越しているが、熱対流運動の飽和後、次第に大スケール成分が卓越し、エネルギーが水平領域スケールの渦に時間をかけて蓄積されていく様子が観察された。次に、空間スケールで分解した流れ場の相関解析を行った。流れ場を流体層の厚さと同程度あるいはそれ以下の小スケール成分と流体層の厚さよリ大きく水平領域幅程度までの大スケール成分に分けて、さらに鉛直方向に一様な成分と非一様な成分に分離し、それぞれの流れ場成分の相関係数を計算した。その結果、大スケールで鉛直一様な正の水平渦領域では、小スケールで鉛直非一様な熱対流運動の振幅が小さくなっている一方で、負の水平渦領域では熱対流運動との相関がみられなかった。これらの解析から、大スケールで正の水平渦領域の外側で生じる小スケールの熱対流によリ熱エネルギーから変換された運動エネルギーが、長い時間スケールの非線形過程を通じて大スケールの水平渦の運動エネルギーへと変換されていることが明らかにされた。

今年，我们对旋转系统中的三维热对流系统进行了数值模拟，并使用获得的数据使用流体数据来开发和研究其应用程序，以开发一种时间频率分析方法，该方法对噪声和其他物质的波动是可靠的。首先，对动能进行了空间光谱分析。将动能分离为热对流运动组件和水平涡流组件，并在每个组件上进行空间双傅立叶分解，以捕获每个组件的时变能量变化的特征。结果，热对流运动优于与该区域厚度相同的组分的水平尺度，并且其发育在最初的几百个旋转期间饱和，并且从现在开始保持几乎恒定的水平。另一方面，涡流组件主要与热对流运动的初始发展相同，但是在热对流运动饱和后，大规模组件逐渐逐渐变得占主导地位，并且能量随着时间的推移而在水平区域尺度上涡流积累。接下来，对在空间尺度上解决的流场的相关分析进行了。将流场分为小尺度组件等于或小于流体层的厚度，而大规模的成分直至水平区域的宽度，然后在垂直方向和不均匀的组件上进一步分成均匀的成分，并计算出相应流场成分的相关系数。结果，在垂直均匀的正面水平涡旋区域中，在小规模时降低了垂直不均匀的热对流运动的幅度，而在负水平涡流区域中未观察到与热对流运动的相关性。这些分析表明，通过小型热对流从热能转化的动能在大规模的正面涡流区域之外发生，将大规模的水平涡流区域转化为大规模水平涡流的动能，通过长时间规模的非线性过程。

项目成果

ブラインド信号源分離とブラインド再構成について

关于盲源分离和盲重建

• 发表时间: 2018
• 作者: 中村紗子;中村誠宏;笠 香織;月岡淳子;山下正行;中嶋聡一;藤室雅弘;松田久司;佐々木裕文
• 通讯作者: 佐々木裕文