Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год
Новый подход к анализу влияния различных параметров (состояния) ОКП на динамику сбоев полного электронного содержания на высоких широтах с применением методов машинного обучения.
Жуков А.В. (1), Ясюкевич А.С. (1), Ясюкевич Ю.В. (1)
(1) Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Российская Федерация
Экспериментально установлено, что ионосферные возмущения различного масштаба способны оказывать значительное влияние на стабильность функционирования глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В настоящей работе мы проводим анализ динамики сбоев полного электронного содержания (ПЭС) с моделированием данного процесса при помощи современных методов машинного обучения. Данные ПЭС определяются по двухчастотным фазовым измерениям ГНСС, на высокоширотных станциях за длительный период времени (2010-2018 гг.). За сбой принимались скачки ПЭС, величина которых превышает скорость регулярной изменчивости ионосферы. В качестве порогового значения выбрана величина 1 TECU/30 сек [Astafyeva et al., 2014]. Целью нашей работы являлся построение модели сбоев ПЭС и выявление ключевых параметров, оказывающих влияние на динамику сбоев. В качестве таких параметров рассмотрены различные индексы гелио- геомагнитной активности, а также обобщенный индекс ионосферной возмущенности WTEC [Voeykov et al., 2018]. Индекс WTEC рассчитывается на основе фазовых двухчастотных измерений ГНСС на одном приемнике путем взвешенного усреднения рядов интенсивности вариаций ПЭС в заданном интервале периодов для каждого момента времени по всем наблюдаемым спутникам. Для построения модели сбоев использовались методы машинного обучения имеющие встроенные механизмы оценки информативности входных признаков (управляющих параметров), а именно, градиентный бустинг над решающими деревьями, Random Forest и метод опорных векторов. Для получения набора ключевых параметров использованы методы отбора признаков, такие как рекурсивное удаление признаков. Таким образом, представлен новый подход к анализу динамики сбоев ПЭС, позволяющий оценить значимости управляющих параметров моделей, а также найти оптимальные в смысле точности наборы управляющих параметров. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-3265.2019.5.
Ключевые слова: ГНСС, ГЛОНАСС, GPS, сбой, моделирование, машинное обучение, полное электронное содержаниеЛитература:
- Astafyeva E., Yasyukevich Y., Maksikov A., Zhivetiev I. Geomagnetic storms, super-storms, and their impacts on GPS-based navigation systems // Space Weather. 2014. V. 12, No. 7, P. 508–525
- Voeykov S.V., Yasyukevich A.S., Edemskiy I.K., Perevalova N.P., Yasyukevich Yu.V. WTEC: a new index to estimate the intensity of ionospheric disturbances // Results in Physics. 2018. V. 11. P. 1056–1057. DOI: 10.1016/j.rinp.2018.11.023
Дистанционное зондирование ионосферы
477