Автоматический способ оценки состояния геомагнитного поля

Автоматический способ оценки состояния геомагнитного поля

Автор: Мандрикова Оксана Викторовна, Жижикина Екатерина Андреевна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Обработка изображений: Восстановление изображений, выявление признаков, распознавание образов

Статья в выпуске: 3 т.39, 2015 года.

Бесплатный доступ

Представлен способ оценки состояния геомагнитного поля, основанный на совмещении вейвлет-преобразования с радиальными нейронными сетями. Способ включает декомпозицию регистрируемых вариаций геомагнитного поля на разномасштабные составляющие, оценку степени их возмущённости и формирование заключения о состоянии поля. Для апробации способа использовались геомагнитные данные станции «Паратунка» (с. Паратунка, Камчатский край, регистрацию данных выполняет ИКИР ДВО РАН). Выполнен анализ спектрально-временных характеристик вариаций геомагнитного поля в периоды умеренных и сильных магнитных бурь. Накануне бурь в геомагнитном поле зафиксированы слабые возмущения. Результаты исследования подтвердили эффективность предлагаемого способа.

Еще

Нейронные сети, вейвлет-преобразование, геомагнитные данные, магнитное поле земли

Короткий адрес: https://sciup.org/14059378

IDR: 14059378

Список литературы Автоматический способ оценки состояния геомагнитного поля

  • Космическая среда вокруг нас/Н.И. Будько, А.Н. Зайцев, А.Т. Карпачев, А.Н. Козлов, Б.П. Филиппов; под ред. А.Н. Зайцева. -Троицк: ТРОВАНТ, 2006. -232 с.
  • Белинская, А.Ю. Возможности магнитно-ионосферных наблюдений в задачах прогноза и диагностики природных и техногенных экстремальных событий/А.Ю. Белинская, С.Ю. Хомутов//Интерэкспо Гео-Сибирь. -2012. -Т. 3. -С. 37-45.
  • Gvishiani, A. Survey of geomagnetic observations made in the northern sector of Russia and new methods for analysing them/A. Gvishiani, R. Lukianova, A. Soloviev, A. Khokhlov//Surveys in Geophysics. -2014. -Vol. 35(5). -P. 1123-1154.
  • Mandrikova, O.V. Analysis of the Earth’s magnetic field variations on the basis of a wavelet-based approach/O.V. Mandrikova, I.S. Solovyev, V.V. Geppener, D.M. Klionsky, R.T. Al-Kasabeh//Digital Signal Processing. -2013. -Vol. 23. -P. 329-339.
  • Wagner, C.-U. Large scale electric fields and currents and related geomagnetic variations in the quiet plasmasphere/C.U. Wagner, D. Mohlmann, K. Schafer, V.M. Mishin, M.I. Matveev//Space Science Reviews. -1980. -Vol. 26. -P. 391-446.
  • Яновский, Б.М. Земной магнетизм: учеб. пособие/Б.М. Яновский; под ред. В.В. Металловой. -Изд. 4-е, перераб. и доп. -Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. -592 с.
  • Одинцов, В.И. Спектральный анализ аномального магнитного поля Земли для разновысотных сьёмок/В.И. Одинцов, Н.М. Ротанова, Ю.П. Цветков, А. Ченчанг//Геомагнетизм и аэрономия. -2000. -Т. 40, № 2. -С. 59-66. -ISSN 0016-7940.
  • Kato, H. Development of automatic scaling software of ionospheric parameters/H. Kato, Y. Takiguchi, D. Fukayama, Y. Shimizu, T. Maruyama, M. Ishii//Journal of the National Institute of Information and Communications Technology. -2009. -Vol. 56. -P. 465-474.
  • Hamoudi, M. Wavelet analysis of ionospheric disturbances/M. Hamoudi, N. Zaourar, R. Mebarki, L. Briqueu, M. Parrot//Geophysical Research Abstracts. EGU General Assembly. -2009. -Vol. 11. -EGU2009-8523.
  • Akyilmaz, O. Fuzzy-wavelet based prediction of Earth rotation parameters/O. Akyilmaz, H. Kutterer, C.K. Shum, T. Ayan//Applied Soft Computing. -2011. -Vol. 11(1). -P. 837-841.
  • Zaourar, N. Wavelet-based multiscale analysis of geomagnetic disturbance/N. Zaourar, M. Hamoudi, M. Mandea, G. Balasis, M. Holschneider//Earth, Planets and Space. -2013. -Vol. 65. -P. 1525-1540.
  • Ghamry, E. Effect of SC on frequency content of geomagnetic data using DWT application: SC automatic detection/E. Ghamry, A. Hafez, K. Yumoto, H. Yayama//Earth, Planets and Space. -2013. -Vol. 65. -P. 1007-1015.
  • Мандрикова, О.В. Вейвлет-анализ данных магнитного поля Земли/О.В. Мандрикова, В.В. Богданов, И.С. Соловьев//Геомагнетизм и аэрономия. -2013. -Т. 53, № 2. -С. 282-288. -ISSN 0016-7940.
  • Mandrikova, О.V. Methods of analysis of geomagnetic field variations and cosmic ray data/О.V. Mandrikova, I.S. Solovev, T.L. Zalyaev//Earth, Planets and Space. -2014. -Vol. 66. -P. 148.
  • Мандрикова, О.В. Оценка состояния геомагнитного поля на основе совмещения вейвлет-преобразования с радиальными нейронными сетями/О.В. Мандрикова, Е.А. Жижикина//Машинное обучение и анализ данных. -2014. -Т. 1, № 10. -С. 1335-1344. -ISSN 2223-3792.
  • Yu, Z.G. Modeling and simulation of the horizontal component of the geomagnetic field by fractional stochastic differential equations in conjunction with empirical mode decomposition/Z.G. Yu, V. Anh, Y. Wang, D. Mao, J. Wanliss//Journal of Geophysical Research. -2010. -Vol. 115(A10). -DOI: DOI: 10.1029/2009JA015206
  • Rilling, G. On empirical mode decomposition and its algorithms/G. Rilling, P. Flandrin, P. Goncalves//IEEE-EURASIP Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing. -2003. -P. 112-114.
  • Павлов, А.Н. Метод эмпирических мод и вейвлет-фильтрация: применение в задачах геофизики/А.Н. Павлов, А.Е. Филатова//Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. -2011. -Т. 19, № 1. -С. 3-13.
  • Малла, С. Вэйвлеты в обработке сигналов/С. Малла; пер. с англ. -М.: Мир, 2005. -671 с.
  • Клионский, Д.М. Новый подход к автоматизированному выявлению шаблонов в телеметрических сигналах на основе декомпозиции на эмпирические моды/Д.М. Клионский, Н.И. Орешко, В.В. Геппенер//Научные ведомости Белгородского государственного университета. -2009. -Т. 12, № 15-1. -С. 118-129.
  • Мандрикова, О.В. Критерии выбора вейвлет-функции в задачах аппроксимации природных временных рядов сложной структуры/О.В. Мандрикова, Ю.А. Полозов//Информационные технологии. -2012. -№ 1. -С. 31-36. -ISSN 1684-6400.
  • Huang, N.E. Hilbert-Huang transform and its applications/N.E. Huang, S.S. Shen. -Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2005. -311 p.
  • Huang, N.E. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis/N.E. Huang, Z. Shen, S.R. Long, M.C. Wu, H.H. Shih, Q. Zheng, N-C. Yen, C.C. Tung, H.H. Liu//Proceedings of the Royal Society of London A. -1998. -Vol. 454. -P. 903-995.
  • Nayar, S.R.P. Investigation of substorms during geomagnetic storms using wavelet Techniques/S.R.P. Nayar, V.N. Radhika, P.T. Seena//Proceedings of the ILWS Workshop Goa, India, 2006.
  • Ротанова, Н.М. Вейвлет-анализ вековых геомагнитных вариаций/Н.М. Ротанова, Т.Н. Бондарь, В.В. Иванов//Геомагнетизм и аэрономия. -2004. -Т. 44, № 2. -С. 276-282. -ISSN 0016-7940.
  • Hafez, A.G. Systematic examination of the geomagnetic storm sudden commencement using multi resolution analysis/A.G. Hafez, E. Ghamry, H. Yayama, K. Yumoto//Advances in Space Research. -2013. -Vol. 51. -P. 39-49.
  • Xu, Z. An assessment study of the wavelet-based index of magnetic storm activity (WISA) and its comparison to the Dst index/Z. Xu, L. Zhu, J. Sojka, A. Jach//Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. -2008. -Vol. 70. -P. 1579-1588.
  • Jach, A. Wavelet-based index of magnetic storm activity/A. Jach, P. Kokoszka, J. Sojka, L. Zhu//Journal of Geophysical Research: Space Physics. -2006. -Vol. 111(A09215). -P. 1-11. -A09215 -DOI: DOI: 10.1029/2006JA011635
  • Сирота, А.А. Двухэтапный алгоритм обнаружения и оценивания границы объектов на изображениях в условиях аддитивных помех и деформирующих искажений/А.А. Сирота, А.И. Соломатин, Е.В. Воронова//Компьютерная оптика. -2010. -Т. 34, № 1. -С. 109-117. -ISSN 0134-2452.
  • Савченко, А.В. Распознавание изображений на основе вероятностной нейронной сети с проверкой однородности/А.В. Савченко//Компьютерная оптика. -2013. -Т. 37, №: 2. -С. 254-262. -ISSN 0134-2452.
  • Солдатова, О.П. Применение свёрточной нейронной сети для распознавания рукописных цифр/О.П. Солдатова, А.А. Гаршин//Компьютерная оптика. -2010. -Т. 34, № 2. -С. 252-259. -ISSN 0134-2452.
  • Бархатова, О.М. Нелинейная связь авроральных (AU, AL) и среднеширотных (SYM-H, ASY-H) индексов геомагнитной активности на главной фазе геомагнитной бури/О.М. Бархатова//Солнечно-земная физика. -2013. -№ 23. -С. 100-108. -ISSN 0135-3748.
  • Uwamahoro, J. Estimating the geoeffectiveness of halo CMEs from associated solar and IP parameters using neural networks/J. Uwamahoro, L.A. McKinnell, J.B. Habarulema//Annales Geophysicae. -2012. -Vol. 30. -P. 963-972.
  • Баpхатов, Н.А. Влияние магнитного поля солнечного ветра на турбулентность переходной области за отошедшей ударной волной/Н.А. Баpхатов, Н.С. Беллюстин, Ж.Л. Бужере, С.Ю. Сахаpов, Ю.В. Токаpев//Известия высших учебных заведений. Радиофизика. -2001. -Т. 44, № 12. -С. 993-1002. -ISSN 0021-3462.
  • Нейроматематика: уч.пособие для вузов/А.Д. Агеев, А.Н. Балухто, А.В. Бычков -М.: ИЖПР, 2002. -448 с.
  • Хайкин, С. Нейронные сети: полный курс./С. Хайкин; пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. -1104 c.
  • Мандрикова, О.В. Анализ геомагнитных данных на основе совмещения вейвлет-преобразования с радиальными нейронными сетями/О.В. Мандрикова, Е.А. Жижикина//Цифровая обработка сигналов и ее применение: доклады 16 Международной конференции. -2014. -C. 573-578.
  • Мандрикова, О.В. Оценка степени возмущённости геомагнитного поля на основе совмещения вейвлет-преобразования с радиальными нейронными сетями/О.В. Мандрикова, Е.А. Жижикина//17 Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям: сборник докладов. -Спб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». -2014. -Т.2. -С. 223-226.
  • ФГБУ «ИПГ» . -URL:http://ipg.geospace.ru/(дата обращения 10.04.2015).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp