Gaussian process (GP)-based technique suppressing quasi-coherent noises, i.e. structured noises, is developed which is more effective than conventional denoising techniques such as using frequency-domain filters. Superconducting devices like KSTAR, EAST, JT-60SA and ITER require separate sets of normal conducting magnetic coils inside the tokamak vacuum vessels to achieve a prompt control of fusion-grade plasmas in response to various fast and abrupt plasma activities such as vertical displacement events. Hence, these in-vessel control coils are typically operated with high-frequency switching power supplies which generate quasi-coherent noises. Semi-conductor based bolometers in KSTAR, for instance, are vulnerable to the quasi-coherent noise that makes a tomographic reconstruction for the 2D poloidal radiation map with the noise-contaminated signals flawed. By modeling the quasi-coherent properties of the noise as multivariate Gaussian distribution and generating the kernel function for the GP solely based on the measurements, the proposed method is able to suppress the noise whose performance is superior to the conventional filtering schemes. The method not only suggests an estimate of the denoised signal but also informs the consistent (with the measurements) uncertainty of the estimate at a level smaller than the standard deviation of the quasi-coherent noise. Performance of the method is confirmed with synthetic data containing the quasi-coherent noises, and it is applied to the measured data obtained by the KSTAR bolometers.
ガウス過程(GP)に基づく、準コヒーレントノイズ、すなわち構造化ノイズを抑制する手法を開発した。これは、周波数領域フィルタを用いるような従来のノイズ除去手法よりも効果的である。KSTAR、EAST、JT-60SA、ITERなどの超伝導装置では、垂直変位イベントなどの様々な高速で急激なプラズマ活動に応じて核融合グレードのプラズマを迅速に制御するために、トカマク真空容器内に常伝導磁気コイルの別々のセットが必要である。したがって、これらの真空容器内制御コイルは通常、準コヒーレントノイズを発生させる高周波スイッチング電源で動作する。例えば、KSTARの半導体ベースのボロメータは、準コヒーレントノイズの影響を受けやすく、そのノイズにより、ノイズで汚染された信号を用いた2Dポロイダル放射マップのトモグラフィ再構成が不完全なものになる。ノイズの準コヒーレント特性を多変量ガウス分布としてモデル化し、測定値のみに基づいてGPのカーネル関数を生成することにより、提案手法はノイズを抑制することができ、その性能は従来のフィルタリング手法よりも優れている。この手法は、ノイズ除去された信号の推定値を提示するだけでなく、その推定値の(測定値と整合的な)不確かさを、準コヒーレントノイズの標準偏差よりも小さいレベルで提供する。本手法の性能は、準コヒーレントノイズを含む合成データで確認され、KSTARのボロメータで得られた測定データに適用された。