JP6097200B2 - Data estimation method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、データ推定方法およびその装置に関し、より詳細には、電力分野、エネルギー分野、通信分野、センシング分野において、実環境におけるモニタリング、画像センシングなどに適用されるデータ推定方法およびその装置に関する。   The present invention relates to a data estimation method and apparatus, and more particularly, to a data estimation method and apparatus applied to monitoring, image sensing, and the like in a real environment in the power field, energy field, communication field, and sensing field.

実空間内の自然現象の特徴を計測するために、各種センサが用いられている。各センサからの出力に対して、ノイズを除去して精度の高い計測値を得たり、予測処理を行って、計測結果を活用することが行われている。しかしながら、多くの予測方法は、各センサごとに、独立に線形モデルまたは非線形モデルを適用して、予測計算を行っていたため、実空間内の物理現象を十分に表現することができなかった。   Various sensors are used to measure the characteristics of natural phenomena in real space. For the output from each sensor, noise is removed to obtain a highly accurate measurement value, or a prediction process is performed to utilize the measurement result. However, since many prediction methods perform prediction calculation by applying a linear model or a nonlinear model independently for each sensor, physical phenomena in real space cannot be sufficiently expressed.

例えば、実空間内の気流の特徴を計測して知ることは、通信機器室における空調機、通信機器、サーバコンピュータ等における消費エネルギーを削減していく上で、必要かつ重要である。実運用システムにおいて、省エネに向けた最適な制御系を構築するためには、時系列的な温度変化を予測していくことが求められる。温度変化等の物理現象は、空間の一点のみならず、その近傍の影響が考慮されるべきである。   For example, measuring and knowing the characteristics of airflow in real space is necessary and important in reducing energy consumption in air conditioners, communication devices, server computers and the like in a communication device room. In an actual operation system, in order to construct an optimal control system for energy saving, it is required to predict time-series temperature changes. For physical phenomena such as temperature changes, not only a single point in space but also the influence of its vicinity should be considered.

しかし、上述したように、各センサごとに予測計算がなされていたため、物理現象については十分に表現されていなかった。従来の方法では、センサ間の中間の位置における物理現象を、数値として補間することが難しく、複雑な物理系の方程式を連立させて解いていために、オンライン制御には適さない時間遅れが生じていた。加えて、物理量ごとに異なる数理体系の方程式を導入するので、システム全体のメモリ量が膨大になるという問題もあった。   However, as described above, since the prediction calculation is performed for each sensor, the physical phenomenon is not sufficiently expressed. In conventional methods, it is difficult to interpolate physical phenomena at intermediate positions between sensors as numerical values, and complicated physical system equations are solved simultaneously, resulting in a time delay that is not suitable for online control. It was. In addition, since mathematical equations that differ for each physical quantity are introduced, there is a problem that the memory capacity of the entire system becomes enormous.

http://hil.t.u-tokyo.ac.jp/~sagayama/enshu3/Enshu2010s1-LPC.pdfhttp://hil.t.u-tokyo.ac.jp/~sagayama/enshu3/Enshu2010s1-LPC.pdf http://www.caero.mech.tohoku.ac.jp/publicData/Daiguji/Chapter5.pdfhttp://www.caero.mech.tohoku.ac.jp/publicData/Daiguji/Chapter5.pdf http://opencv.jp/sample/optical_flow.htmlhttp://opencv.jp/sample/optical_flow.html

従来、センサから測定データを用いて、センサ間の中間の位置における物理量を補間したり、時系列に取得した測定データから将来の物理量を予測する方法として、拡散方程式等の適当な物理方程式にデータを代入し、方程式のパラメータを決定することにより、補間、予測する方法が知られていた。しかしながら、拡散方程式においては、拡散係数は一定値であることが多く、実際の物理現象との間にずれが生じ、不均一な物理量の分布を正確に推定することが困難であるという問題があった。   Conventionally, as a method of interpolating physical quantities at intermediate positions between sensors using measurement data from sensors or predicting future physical quantities from measurement data acquired in time series, data is applied to appropriate physical equations such as diffusion equations. A method of interpolation and prediction was known by substituting and determining parameters of the equation. However, in the diffusion equation, the diffusion coefficient is often a constant value, and there is a problem that it is difficult to accurately estimate a non-uniform physical quantity distribution due to a deviation from an actual physical phenomenon. It was.

本発明の目的は、2次元平面あるいは3次元空間における物理的な変量について、空間的な補間と時間的な予測とを、高い精度で推定することができるデータ推定方法およびその装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a data estimation method and apparatus capable of estimating spatial interpolation and temporal prediction with high accuracy for a physical variable in a two-dimensional plane or a three-dimensional space. It is in.

本発明にかかるデータ推定方法の一実施態様は、複数のセンサに接続されたデータ推定装置において、2次元平面または3次元空間における物理現象の物理量を推定するデータ推定方法であって、前記複数のセンサから出力される測定データを時系列的に取得して、データ蓄積手段に格納するステップと、前記データ蓄積手段に格納された測定データを読み出し、任意の時刻ごとに、一つの2次元平面または3次元空間に、測定データをマッピングするステップと、マッピングされた測定データから、空間的な分布と時系列の変化とに基づいて速度ベクトルを推定し、前記速度ベクトルを代入した移流拡散方程式を用いて再帰的に計算して、空間的な補間と時間的な予測とを行って推定データを出力するステップとを備えたことを特徴とする。 One embodiment of the data estimation method according to the present invention is a data estimation method for estimating a physical quantity of a physical phenomenon in a two-dimensional plane or a three-dimensional space in a data estimation apparatus connected to a plurality of sensors, The measurement data output from the sensor is acquired in time series and stored in the data storage means, and the measurement data stored in the data storage means is read out, and at any given time, one two-dimensional plane or A step of mapping measurement data in a three-dimensional space, a velocity vector is estimated from the mapped measurement data based on a spatial distribution and a time series change, and an advection diffusion equation in which the velocity vector is substituted is used. recursively calculated Te, characterized by comprising the step of outputting the estimated data by performing a spatial interpolation and temporal prediction

前記推定データを出力するステップは、前記速度ベクトルを代入した移流拡散方程式を有限差分法により離散化し当該移流拡散方程拡散係数前記速度ベクトルから速度の逆数に比例するように時間と空間とに応じて変化させることにより空間的な補間と時間的な予測とを計算することもできる。 Wherein said step of outputting the estimated data, the advection diffusion equation obtained by substituting the velocity vector is discretized by finite difference method, time and space to be proportional to the diffusion coefficient of the advection-diffusion equation to the reciprocal of the speed from the speed vector It is also possible to calculate spatial interpolation and temporal prediction by changing according to.

以上説明したように、本発明によれば、離散的な測定データから速度ベクトルを求め、拡散係数を用いた拡散方程式により、2次元平面または3次元空間における物理量について、空間的な補間と時間的な予測とを、より高い精度で推定することができる。これにより、測定された物理量の種類にかかわらず空間的に粗い分布の測定データから、空間的な補間と時間的な予測とを、より高い精度で行うことが可能となる。   As described above, according to the present invention, a velocity vector is obtained from discrete measurement data, and a physical quantity in a two-dimensional plane or a three-dimensional space is obtained by spatial interpolation and temporal analysis using a diffusion equation using a diffusion coefficient. Accurate prediction can be estimated with higher accuracy. As a result, it is possible to perform spatial interpolation and temporal prediction with higher accuracy from measurement data having a spatially coarse distribution regardless of the type of the measured physical quantity.

本発明の一実施形態にかかるデータ推定装置を示す図である。It is a figure which shows the data estimation apparatus concerning one Embodiment of this invention. センサの測定データから時間的な予測を行う例を示す図である。It is a figure which shows the example which performs temporal prediction from the measurement data of a sensor. センサの測定データから空間的な補間を行う例を示す図である。It is a figure which shows the example which performs spatial interpolation from the measurement data of a sensor. 本発明の一実施形態にかかる拡散方程式を用いた例を示す図である。It is a figure which shows the example using the diffusion equation concerning one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、離散的に配置されたセンサから温度、速度、圧力等の物理量の測定データを取得し、空間的な分布と時系列の変化とに基づいて、オプティカルフロー法により速度ベクトルを求める。求めた速度ベクトルを代入した移流拡散方程式を用いて再帰的に計算を行うことにより、空間的な補間と時間的な予測とを、高い精度で推定する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, measurement data of physical quantities such as temperature, speed, pressure, etc. is acquired from discretely arranged sensors, and a velocity vector is obtained by an optical flow method based on a spatial distribution and a time series change. . By calculating recursively using the advection-diffusion equation into which the obtained velocity vector is substituted, spatial interpolation and temporal prediction are estimated with high accuracy.

図1に、本発明の一実施形態にかかるデータ推定装置を示す。データ推定装置100には、例えば、通信機器室に設置された複数のセンサ180が接続されている。センサ180から出力される測定データは、データ計測手段110により時系列的に取り込まれ、データ蓄積手段120に蓄積する。データ合成手段130は、データ蓄積手段120に格納された測定データを読み出し、任意の時刻ごとに、一つの2次元平面または3次元空間に、測定データをマッピングする。   FIG. 1 shows a data estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. For example, a plurality of sensors 180 installed in the communication equipment room are connected to the data estimation apparatus 100. Measurement data output from the sensor 180 is taken in time series by the data measuring means 110 and accumulated in the data accumulating means 120. The data synthesizing unit 130 reads the measurement data stored in the data storage unit 120 and maps the measurement data to one two-dimensional plane or three-dimensional space for each arbitrary time.

速度推定手段140は、マッピングされた測定データから、空間的な分布と時系列の変化とに基づいて速度ベクトルを推定し、例えば気流の速度を推定する。拡散係数可変手段150は、拡散係数を速度の逆数に比例するように、時間と空間とに応じて変化させる。データ補間・予測手段160は、推定された速度ベクトルと拡散係数とを用いて、ある時刻の測定データに基づいて、物理方程式(移流拡散方程式)により時空間的に補間・予測を行い、推定データを生成する。測定データおよび推定データとは、表示手段170により表示される。   The speed estimation unit 140 estimates a speed vector from the mapped measurement data based on a spatial distribution and a time-series change, for example, estimates an airflow speed. The diffusion coefficient varying means 150 changes the diffusion coefficient according to time and space so as to be proportional to the reciprocal of the speed. The data interpolation / prediction means 160 uses the estimated velocity vector and the diffusion coefficient to interpolate / predict in a spatio-temporal manner using a physical equation (convection-diffusion equation) based on measurement data at a certain time, and estimate data Is generated. The measurement data and the estimation data are displayed by the display unit 170.

図2を参照して、センサの測定データから時間的な予測を行う例を説明する。複数の異なるセンサ180から、それぞれ異なる物理量として温度、風速、気圧についての測定データ200を、データ計測手段110により取得する。複数のセンサ180は、例えば、通信機器室内の2次元面または3次元空間に配置されている。   With reference to FIG. 2, an example of performing temporal prediction from sensor measurement data will be described. The data measurement unit 110 acquires measurement data 200 about temperature, wind speed, and atmospheric pressure as different physical quantities from a plurality of different sensors 180. The plurality of sensors 180 are arranged, for example, on a two-dimensional surface or a three-dimensional space in the communication device room.

従来は、線形モデルまたは非線形モデルを用いて、それぞれ未来の予測データ210を予測していた(例えば、非特許文献1参照)。予測方法は、それぞれの物理量について1次元的になされている。しかしながら,センサの間には、熱流体(空気)が介在しているため、隣接するセンサの測定データにはある相関がある。   Conventionally, future prediction data 210 has been predicted using a linear model or a nonlinear model (see, for example, Non-Patent Document 1). The prediction method is made one-dimensionally for each physical quantity. However, since thermal fluid (air) is interposed between the sensors, there is a certain correlation between the measurement data of adjacent sensors.

図3に、センサの測定データから空間的な補間を行う例を示す。図3(a)では、ある2次元平面300内に4つの温度センサ181〜184を配置し、データ推定装置100は、各温度センサから温度の測定データを取得する。この測定データは、温度センサ181〜184の直近の空間の温度を表している。すなわち、図3(a)に示した小円の範囲の温度を表しているだけであり、温度センサ間の中間の位置における温度は、直接にはわからない。   FIG. 3 shows an example in which spatial interpolation is performed from sensor measurement data. In FIG. 3A, four temperature sensors 181 to 184 are arranged in a certain two-dimensional plane 300, and the data estimation apparatus 100 acquires temperature measurement data from each temperature sensor. This measurement data represents the temperature of the space closest to the temperature sensors 181 to 184. That is, only the temperature in the range of the small circle shown in FIG. 3A is shown, and the temperature at the intermediate position between the temperature sensors is not directly known.

そこで、非特許文献2に記載されているような幾何学的な補間方法により、中間の位置における温度を補間することができる。図3(b)に示したように、隣接する温度センサの測定データから、中間の位置における温度を算出して、温度センサ181〜184から離れた空間の温度を表す推定データを得ることができる。なお、図3は、推定データを得ることができる範囲を示しており、温度分布を示しているわけではない。温度センサの間隔は等間隔である必要はなく、任意の位置にあるセンサからの測定データを用いて補間することができる。しかしながら、この方法では、時系列データにおける補間・予測を行うことができない。   Therefore, the temperature at the intermediate position can be interpolated by a geometric interpolation method as described in Non-Patent Document 2. As shown in FIG. 3B, the temperature at an intermediate position is calculated from the measurement data of the adjacent temperature sensors, and estimated data representing the temperature of the space away from the temperature sensors 181 to 184 can be obtained. . Note that FIG. 3 shows a range where estimated data can be obtained, and does not show a temperature distribution. The intervals of the temperature sensors do not need to be equal, and can be interpolated using measurement data from sensors at arbitrary positions. However, this method cannot perform interpolation / prediction on time-series data.

図4に、本発明の一実施形態にかかる拡散方程式を用いた例を示す。物理現象が介在する場合の補間、予測には、物理方程式を用いることにより精度を高められることが知られている。このことから、本実施形態では移流拡散方程式を用いる。3次元の移流拡散方程式は、ある時刻tにおける温度、速度、気圧などの物理量をS(t)とすると、拡散係数λを用いて、   FIG. 4 shows an example using a diffusion equation according to an embodiment of the present invention. It is known that the accuracy can be improved by using a physical equation for interpolation and prediction when a physical phenomenon is involved. Therefore, the advection diffusion equation is used in this embodiment. The three-dimensional advection-diffusion equation uses a diffusion coefficient λ, where S (t) is a physical quantity such as temperature, velocity, and atmospheric pressure at a certain time t.

と表される。ただし、 It is expressed. However,

であり、uは速度ベクトルである。式(1)は,単位時間当りの値の変化がλにより左右され、初期の濃度が時間とともに薄くなる現象を表現している。S(t)の空間位置が一定の場合と移動する場合とがあるが、本実施形態では前者、S(t)の空間位置が一定の場合を扱う。式(1)の左辺は時間に関して一次微分であり、右辺は空間に関して二次微分である。拡散予測は、等方的かつ均一に広がっていくことを、有限差分法により容易に計算することができる。式(1)を有限差分法により離散化すると、 And u is a velocity vector. Equation (1) expresses a phenomenon in which the change in value per unit time depends on λ, and the initial density becomes thinner with time. There are a case where the spatial position of S (t) is constant and a case where it moves, but the present embodiment deals with the former case where the spatial position of S (t) is constant. The left side of Equation (1) is a first derivative with respect to time, and the right side is a second derivative with respect to space. The diffusion prediction can be easily calculated by the finite difference method to spread isotropically and uniformly. When equation (1) is discretized by the finite difference method,

となる。式(2)において、Sは特定の物理量に限定されない汎用的な変量である。ただし、簡易な表現とするために、2次元平面400を格子状に区切り、格子幅をx,yについて1とした。速度ベクトルu=(u,v)である。(i,j)は解析領域内の離散化された位置を示し、nは離散時間を示す。以下、Δt=1とする。得られる解は、拡散係数λが大きいほど、短い時間では見かけ上滑らかな変化となる。 It becomes. In Equation (2), S is a general-purpose variable that is not limited to a specific physical quantity. However, in order to simplify the expression, the two-dimensional plane 400 is divided into a lattice shape, and the lattice width is set to 1 for x and y. The velocity vector u = (u, v). (I, j) indicates a discrete position in the analysis region, and n indicates a discrete time. Hereinafter, Δt = 1. The obtained solution has an apparently smooth change in a shorter time as the diffusion coefficient λ is larger.

速度ベクトルuについては、取得した測定データの空間的な分布と時系列の変化とに基づいて求めることができる(例えば、非特許文献3)。動き推定法には、大きく分けてパターンマッチング法と勾配法とがあり、これらの方法により得られる見かけの速度、オプティカルフローと呼ばれている。オプティカルフロー法により、速度ベクトルを解析領域内において求めた結果を図4(b)に示す。   The velocity vector u can be obtained based on the spatial distribution of the acquired measurement data and the time series change (for example, Non-Patent Document 3). The motion estimation methods are roughly classified into a pattern matching method and a gradient method, which are called apparent velocity and optical flow obtained by these methods. FIG. 4B shows the result of obtaining the velocity vector in the analysis region by the optical flow method.

求めた速度ベクトル410(図4(b))を式(2)に代入する。式(2)において、初期条件としてn=1におけるSの値を代入した後は、再帰的に(時刻nとn+1の値を入れ替える)Sを全解析領域内で計算する。その結果、図4(a)に示した推定データから、図4(c)に示した移流現象の推定結果420が得られる。   The obtained velocity vector 410 (FIG. 4B) is substituted into equation (2). In Expression (2), after substituting the value of S at n = 1 as an initial condition, S is recursively calculated (with the values of time n and n + 1 switched) in the entire analysis region. As a result, the estimation result 420 of the advection phenomenon shown in FIG. 4C is obtained from the estimation data shown in FIG.

拡散現象は、気流などの移動速度が遅いときに顕著になる。一方、移動速度が速いときには、移流現象が強くなるため、拡散効果は薄くなると仮定できる。ここでは拡散係数は一定とし、濃度勾配の大きさにかかわらず一定であると見なす。拡散現象の影響が一定であっても移流現象による速度がゼロでなければ、常に濃度が変化するので、拡散現象よりも移流現象が強い場合に式(2)は有効である。このことから、拡散係数が一定の値であっても、空間的な補間と時間的な予測とを、高い精度で推定することができる。なお、図4は、図3と同様に、推定データを得ることができる範囲を示しており、温度分布を示しているわけではない。   The diffusion phenomenon becomes prominent when the moving speed of an air current or the like is slow. On the other hand, when the moving speed is fast, the advection phenomenon becomes strong, so that it can be assumed that the diffusion effect becomes thin. Here, it is assumed that the diffusion coefficient is constant and constant regardless of the concentration gradient. Even if the influence of the diffusion phenomenon is constant, if the speed due to the advection phenomenon is not zero, the concentration always changes. Therefore, the equation (2) is effective when the advection phenomenon is stronger than the diffusion phenomenon. From this, even if the diffusion coefficient is a constant value, spatial interpolation and temporal prediction can be estimated with high accuracy. Note that FIG. 4 shows the range in which the estimated data can be obtained, as in FIG. 3, and does not show the temperature distribution.

なお、本実施形態において拡散係数λは基本的に一定であるが、必要に応じて、拡散係数λを速度の大きさの逆数と比例するように与えることもできる。拡散係数   In the present embodiment, the diffusion coefficient λ is basically constant. However, if necessary, the diffusion coefficient λ can be given in proportion to the reciprocal of the magnitude of the speed. Diffusion coefficient

は、時間と空間ごとに異なるものとなり、推定精度を向上させることができる。 Becomes different for each time and space, and the estimation accuracy can be improved.

なお、拡散係数の一般的な設定法は、特殊な場合を除いて、拡散項と時間項だけの偏微分方程式に簡略化し、経験的に決定することができる。例えば、通信機器室の室内における気流の平均流速(平均移流速度)が1m/secであり、平均温度勾配が1度/mであるとすると、拡散係数が単位時間当たりの温度勾配であり、拡散現象が移流現象よりも遅い場合には、拡散係数λは0.7となる。   The general setting method of the diffusion coefficient can be simplified and empirically determined to be a partial differential equation with only a diffusion term and a time term, except for special cases. For example, if the average flow velocity (average advection speed) of the air current in the communication equipment room is 1 m / sec and the average temperature gradient is 1 degree / m, the diffusion coefficient is the temperature gradient per unit time, and diffusion When the phenomenon is slower than the advection phenomenon, the diffusion coefficient λ is 0.7.

本実施形態によれば、離散的な測定データから速度ベクトルを求め、拡散係数を用いた拡散方程式により、2次元平面または3次元空間における物理量について、空間的な補間と時間的な予測とを、より高い精度で推定することができる。   According to this embodiment, a velocity vector is obtained from discrete measurement data, and spatial interpolation and temporal prediction are performed on a physical quantity in a two-dimensional plane or a three-dimensional space by a diffusion equation using a diffusion coefficient. It can be estimated with higher accuracy.

これにより、測定された物理量の種類にかかわらず空間的に粗い分布の測定データから、空間的な補間と時間的な予測とを、より高い精度で行うことが可能となり、各種設備における物理量の制御をより適切にかつ効率的に実施することが可能となる。   This makes it possible to perform spatial interpolation and temporal prediction with higher accuracy from measured data with a spatially coarse distribution regardless of the type of physical quantity measured, and control physical quantities in various facilities. Can be implemented more appropriately and efficiently.

100 データ推定装置
180〜184 センサ
100 Data Estimator 180-184 Sensor

Claims (4)

複数のセンサに接続されたデータ推定装置において、2次元平面または3次元空間における物理現象の物理量を推定するデータ推定方法であって、
前記複数のセンサから出力される測定データを時系列的に取得して、データ蓄積手段に格納するステップと、
前記データ蓄積手段に格納された測定データを読み出し、任意の時刻ごとに、一つの2次元平面または3次元空間に、測定データをマッピングするステップと、
マッピングされた測定データから、空間的な分布と時系列の変化とに基づいて速度ベクトルを推定し、前記速度ベクトルを代入した移流拡散方程式を用いて再帰的に計算して、空間的な補間と時間的な予測とを行って推定データを出力するステップと
を備えたことを特徴とするデータ推定方法。
A data estimation method for estimating a physical quantity of a physical phenomenon in a two-dimensional plane or a three-dimensional space in a data estimation device connected to a plurality of sensors,
Acquiring measurement data output from the plurality of sensors in time series and storing the data in a data storage unit;
Reading the measurement data stored in the data storage means, and mapping the measurement data to one two-dimensional plane or three-dimensional space for each arbitrary time;
From the mapped measurement data, a velocity vector is estimated based on a spatial distribution and a change in time series, recursively calculated using an advection diffusion equation with the velocity vector substituted, and spatial interpolation and And a step of performing temporal prediction and outputting estimated data.
複数のセンサに接続されたデータ推定装置において、2次元平面または3次元空間における物理現象の物理量を推定するデータ推定方法であって、
前記複数のセンサから出力される測定データを時系列的に取得して、データ蓄積手段に格納するステップと、
前記データ蓄積手段に格納された測定データを読み出し、任意の時刻ごとに、一つの2次元平面または3次元空間に、測定データをマッピングするステップと、
マッピングされた測定データから、空間的な分布と時系列の変化とに基づいて速度ベクトルを推定し、前記速度ベクトルを代入した移流拡散方程式を有限差分法により離散化し、当該移流拡散方程式の拡散係数を前記速度ベクトルから速度の逆数に比例するように時間と空間とに応じて変化させることにより空間的な補間と時間的な予測とを計算して推定データを出力するステップと
を備えたことを特徴とするデータ推定方法。
A data estimation method for estimating a physical quantity of a physical phenomenon in a two-dimensional plane or a three-dimensional space in a data estimation device connected to a plurality of sensors,
Acquiring measurement data output from the plurality of sensors in time series and storing the data in a data storage unit;
Reading the measurement data stored in the data storage means, and mapping the measurement data to one two-dimensional plane or three-dimensional space for each arbitrary time;
From the mapped measurement data, the velocity vector is estimated based on the spatial distribution and the change in time series, and the advection diffusion equation into which the velocity vector is substituted is discretized by the finite difference method, and the diffusion coefficient of the advection diffusion equation is calculated. And calculating a spatial interpolation and a temporal prediction by changing the speed vector according to time and space so as to be proportional to the reciprocal of the speed from the speed vector, and outputting estimated data. Characteristic data estimation method.
複数のセンサに接続され、2次元平面または3次元空間における物理現象の物理量を推定するデータ推定装置であって、
前記複数のセンサから出力される測定データを時系列的に取得するデータ計測手段と、
取得した測定データを格納するデータ蓄積手段と、
前記データ蓄積手段に格納された測定データを読み出し、任意の時刻ごとに、一つの2次元平面または3次元空間に、測定データをマッピングするデータ合成手段と、
マッピングされた測定データから、空間的な分布と時系列の変化とに基づいて速度ベクトルを推定する速度推定手段と、
前記速度ベクトルを代入した移流拡散方程式を用いて再帰的に計算して、空間的な補間と時間的な予測とを行って推定データを出力するデータ補間・予測手段と
を備えたことを特徴とするデータ推定装置。
A data estimation device that is connected to a plurality of sensors and estimates a physical quantity of a physical phenomenon in a two-dimensional plane or a three-dimensional space,
Data measurement means for acquiring measurement data output from the plurality of sensors in time series;
Data storage means for storing the acquired measurement data;
Data combining means for reading the measurement data stored in the data storage means and mapping the measurement data to one two-dimensional plane or three-dimensional space for each arbitrary time;
A velocity estimation means for estimating a velocity vector from the mapped measurement data based on a spatial distribution and a time-series change;
And wherein the velocity vector recursively calculated using the convection-diffusion equation obtained by substituting, and a data interpolation and prediction means for outputting the estimated data by performing a spatial interpolation and temporal prediction Data estimation device.
複数のセンサに接続され、2次元平面または3次元空間における物理現象の物理量を推定するデータ推定装置であって、
前記複数のセンサから出力される測定データを時系列的に取得するデータ計測手段と、
取得した測定データを格納するデータ蓄積手段と、
前記データ蓄積手段に格納された測定データを読み出し、任意の時刻ごとに、一つの2次元平面または3次元空間に、測定データをマッピングするデータ合成手段と、
マッピングされた測定データから、空間的な分布と時系列の変化とに基づいて速度ベクトルを推定する速度推定手段と、
前記速度ベクトルを代入した移流拡散方程式を有限差分法により離散化し、当該移流拡散方程式の拡散係数を前記速度ベクトルから速度の逆数に比例するように時間と空間とに応じて変化させることにより空間的な補間と時間的な予測とを計算して推定データを出力するデータ補間・予測手段と
を備えたことを特徴とするデータ推定装置。
A data estimation device that is connected to a plurality of sensors and estimates a physical quantity of a physical phenomenon in a two-dimensional plane or a three-dimensional space,
Data measurement means for acquiring measurement data output from the plurality of sensors in time series;
Data storage means for storing the acquired measurement data;
Data combining means for reading the measurement data stored in the data storage means and mapping the measurement data to one two-dimensional plane or three-dimensional space for each arbitrary time;
A velocity estimation means for estimating a velocity vector from the mapped measurement data based on a spatial distribution and a time-series change;
The advection diffusion equation into which the velocity vector is substituted is discretized by a finite difference method, and the diffusion coefficient of the advection diffusion equation is changed according to time and space so as to be proportional to the reciprocal of velocity from the velocity vector. A data estimation apparatus comprising: a data interpolation / prediction unit that calculates simple interpolation and temporal prediction and outputs estimated data.
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