用FY-3E观测电子通量数据辅助建模FY-4B电子通量
编号:68
访问权限:仅限参会人
更新:2026-11-07 15:52:23 浏览:3次
张贴报告
摘要
构建地球静止轨道(GEO)的电子通量模型对地球静止轨道卫星防护工作至关重要。然而,由于GEO轨道观测卫星的稀缺性,该轨道的大部分数据只能通过较低卫星的相同L值获得。此外,此前的大部分工作都集中在L=2-5的较高能量(>200keV)电子部分,对较低(40-190keV)能量部分的建模效果很少或较差。我们提出一种机器学习模型,依托低地球轨道(LEO)卫星的观测数据对地球静止轨道电子通量辅助开展建模分析。低地球轨道卫星轨道周期较短,能够高频次重返同一L壳层观测区域,可有效弥补地球静止轨道观测数据稀缺的问题。我们使用风云-3E和风云-4B两颗风云卫星数据用于训练。这两颗卫星搭载由北京大学研发的基本相同的中能电子探测设备,保障了不同平台之间观测数据具备高度一致性。此外,两台设备采用小孔成像原理,可以同时在8个能量9个方向获得中能电子通量。研究选取风云-3E的电子通量、地磁指数、太阳风指数作为输入特征。我们借助自编码器(Autoencoder)提取风云-3E电子通量的隐特征表征。编码器可将9个投掷角,6个能量的输入数据压缩至8个隐特征变量,配套的对称解码器(decoder)能够实现高精度的数据还原重构,保证压缩的有效性与可还原性。该模块化架构适配多种应用场景、可迁移性更强,既能降低计算资源消耗,又可缓解模型过拟合问题。对于地磁和太阳风指数,该模型仅需当前时刻与一小时前这两个时间点的数据。模型整体仅采用时长两小时的LEO轨道历史观测数据,加入需要的不同指数数据与GEO轨道位置数据,最终输入轻量化的神经元全连接层,获得具有投掷角分辨的电子通量,模型相关系数R值可达0.8-0.9,预测效果表现良好。由于风云-3E和风云-4B两颗卫星轨道并无共轭关系,因此可以合理认为该模型能够根据LEO轨道的电子通量数据来辅助建模GEO轨道的电子通量数据。此外,该整套框架运算开销与数据传输成本偏低,也十分适合搭载部署于卫星星上系统。
关键词
辐射带,机器学习,风云卫星,中能电子,空间天气
稿件作者
孙家琛
北京大学
邹鸿
北京大学地球与空间科学学院
陈佳黎
北京大学
叶雨光
澳门科技大学
李天浩
北京大学
发表评论