一种提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法技术

本申请涉及一种提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法，包括：获取历史太阳活动区数据和预设环境指数数据；依据磁场类型对太阳活动区进行分解，确定需要的太阳活动区磁场类型；确定太阳活动区对预设环境指数造成影响的滞后天数；对于每一种太阳活动区类型，均构建与滞后天数对应的权重矩阵；权重矩阵中的每个元素的数值表示太阳活动区出现在元素对应位置时对预设环境指数的影响权重值；根据历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算各权重矩阵的初始值；进行池化操作得到权重矩阵的更新值；根据各权重矩阵的更新值得到各权重矩阵对应的整体影响因子；整体影响因子表示滞后天数前的不同类型太阳活动区对当前日的预设环境指数的影响情况。预设环境指数的影响情况。预设环境指数的影响情况。

【技术实现步骤摘要】
一种提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法


[0001]本申请涉及太空环境预测
，尤其涉及一种提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法。

技术介绍

[0002]太阳活动区是空间环境预报和研究中重点关注的区域，它是一个从太阳底层到高层大气、以黑子群为中心的活跃区域，是绝大多数太阳爆发活动的发生源区。活动区的爆发现象与太阳局部磁场密切相关。在物理现实中，太阳活动区出现位置，磁场类型以及活动区大小的不同都会对太阳对地球空间环境的影响程度产生非常大的影响，因此高效的提取太阳活动区信息对空间环境的预测会有很大的帮助。现有的预测模型中，以分区域分类型的方式对太阳活动区数据进行独热编码，并依靠活动区数量和黑子群相对大小调整权重，建立特征。但是现有的预测模型由于分区较多，导致训练和预测速度较慢，虽然特征向量维度多，但是只具备空间维度上的信息，导致预测不准确。

技术实现思路

[0003]为至少在一定程度上克服相关技术中的预测模型训练和预测速度较慢，且预测不准确的问题，本申请提供一种提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法。
[0004]本申请的方案如下：一种提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法，包括：获取历史太阳活动区数据和预设环境指数数据；依据磁场类型对太阳活动区进行分解，确定需要的太阳活动区磁场类型；确定太阳活动区对预设环境指数造成影响的滞后天数；对于每一种太阳活动区类型，均构建与所述滞后天数对应的权重矩阵；所述权重矩阵中的每个元素的数值表示太阳活动区出现在所述元素对应位置时对所述预设环境指数的影响权重值；根据所述历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算所述各权重矩阵的初始值；对各权重矩阵进行池化操作得到权重矩阵的更新值；根据各权重矩阵的更新值得到各权重矩阵对应的整体影响因子；所述整体影响因子表示所述滞后天数前的不同类型太阳活动区对当前日的预设环境指数的影响情况。
[0005]优选地，依据磁场类型对太阳活动区进行分解，确定需要的太阳活动区磁场类型，包括：根据黑子群的磁场类型将包含黑子群的太阳活动区划分为基础磁场类型和复合磁场类型；将复合磁场类型分解为多个基础磁场类型的组合；将不包含黑子群的太阳活动区视为基础磁场类型，将全部基础磁场类型确定为需
要的太阳活动区磁场类型。
[0006]优选地，对于包含黑子群的太阳活动区，根据所述历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算所述各权重矩阵的初始值的计算公式为：；其中，表示权重矩阵中第i行第j列的值，表示权重矩阵对应的基础磁场类型，表示太阳活动区关联预设环境指数的滞后天数；表示天数，表示所述历史太阳活动区数据的总天数；为指标函数，表示权重矩阵中第i行第j列对应的经纬度在第天是否存在磁场类型为的太阳活动区，存在则为1，不存在则为0；表示预设环境指数，表示第天的指数值；为强度衰减函数，用于调整太阳活动区面积对权重值的影响，其中表示第天磁场类型为的第l个太阳活动区相对面积大小，c为预先预定的衰减超参数；所述强度衰减函数的具体表达形式为：。
[0007]优选地，对于不包含黑子群的太阳活动区，根据所述历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算所述各权重矩阵的初始值的计算公式为：；其中，表示权重矩阵中第i行第j列的值，表示不包含黑子群的太阳活动区；为指标函数，表示权重矩阵中第i行第j列对应的经纬度在第天是否存在磁场类型为的太阳活动区，存在则为1，不存在则为0。
[0008]优选地，所述对各权重矩阵进行池化操作得到权重矩阵的更新值，包括：对各权重矩阵进行步长为1，卷积核大小为2m+1的平均类池化操作；进行池化操作时，对于边角处的元素不进行丢弃，而是以边角处的元素为中心时卷积核超出矩阵边界的部分不参与该点的均值进行计算，计算公式为：；其中，表示权重矩阵中i行j列元素进行了池化后的更新值，n表示符合求和条
件的元素总数，m为预先预定的池化超参数。
[0009]优选地，所述权重矩阵为181*181的2维矩阵；所述权重矩阵的0
‑
180行分别对应日面坐标系中的南纬90度—北纬90度，所述权重矩阵的0
‑
180列分别对应日面坐标系中的西经90度到东经90度。
[0010]优选地，对于包含黑子群的太阳活动区，根据各权重矩阵的更新值得到各权重矩阵对应的整体影响因子的计算公式为：；其中，表示滞后天数为磁场类型为的太阳活动区对第天的预设环境指数的整体影响因子；为指标函数，表示权重矩阵中i行j列对应的经纬度上在第天是否存在磁场类型为的太阳活动区，存在则为1，不存在则为0；表示滞后天数为磁场类型为的太阳活动区在权重矩阵中i行j列上的元素值；为强度衰减函数，表示权重矩阵中i行j列对应的经纬度上第天磁场类型为的太阳活动区相对面积，为磁场类型为的太阳活动区对应的衰减超参数。
[0011]优选地，对于不包含黑子群的太阳活动区，根据各权重矩阵的更新值得到各权重矩阵对应的整体影响因子的计算公式为：；其中，表示滞后天数为磁场类型为的太阳活动区对第天的预设环境指数的整体影响因子，表示不包含黑子群的太阳活动区；为指标函数，表示权重矩阵中i行j列对应的经纬度上在第天是否存在磁场类型为的太阳活动区，存在则为1，不存在则为0；表示滞后天数为磁场类型为的太阳活动区在权重矩阵中i行j列上的元素值。
[0012]优选地，所述方法还包括：将所述权重矩阵以181*181的灰度图的形式进行展示；所述灰度图中每个像素点的数值表示太阳活动区出现在所述像素点对应位置时对所述预设环境指数的影响权重值。
[0013]优选地，所述确定太阳活动区对预设环境指数造成影响的滞后天数，包括：根据太阳爆发物质抵达地球所需时间，确定太阳活动区对预设环境指数造成影响的滞后天数。
[0014]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请中的提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法，包括：获取历史太阳活动区数据和预设环境指数数据；确定需要的太阳活动区磁场类型；确定太阳活动区对预设环境指数造成影响的滞后天数；对于
每一种太阳活动区类型，均构建与滞后天数对应的权重矩阵；权重矩阵中的每个元素的数值表示太阳活动区出现在元素对应位置时对预设环境指数的影响权重值；根据历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算各权重矩阵的初始值；对各权重矩阵进行池化操作得到权重矩阵的更新值；根据各权重矩阵的更新值得到各权重矩阵对应的整体影响因子；整体影响因子表示滞后天数前的不同类型太阳活动区对当前日的预设环境指数的影响情况。本申请中的技术方案，整体影响因子的数量与太阳活动区类型和滞后天数相关，相较于现有技术生成的整体影响因子大幅度减少，模型训练时输入的特征向量维度减少，使得模型的权重参数更少，计算量减少，训练和预测速度由大幅度提升。并且，虽然相较于现有技术特征向量维度减少，但是可以表达出现有技术中不具备的时间维度上的信息，使得训练得到的模型进行预测时更加准确。
[0015]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提取太阳活动区对环境指数的整体影响因子的方法，其特征在于，包括：获取历史太阳活动区数据和预设环境指数数据；依据磁场类型对太阳活动区进行分解，确定需要的太阳活动区磁场类型；确定太阳活动区对预设环境指数造成影响的滞后天数；对于每一种太阳活动区类型，均构建与所述滞后天数对应的权重矩阵；所述权重矩阵中的每个元素的数值表示太阳活动区出现在所述元素对应位置时对所述预设环境指数的影响权重值；根据所述历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算所述各权重矩阵的初始值；对各权重矩阵进行池化操作得到权重矩阵的更新值；根据各权重矩阵的更新值得到各权重矩阵对应的整体影响因子；所述整体影响因子表示所述滞后天数前的不同类型太阳活动区对当前日的预设环境指数的影响情况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据磁场类型对太阳活动区进行分解，确定需要的太阳活动区磁场类型，包括：根据黑子群的磁场类型将包含黑子群的太阳活动区划分为基础磁场类型和复合磁场类型；将复合磁场类型分解为多个基础磁场类型的组合；将不包含黑子群的太阳活动区视为基础磁场类型，将全部基础磁场类型确定为需要的太阳活动区磁场类型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于包含黑子群的太阳活动区，根据所述历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算所述各权重矩阵的初始值的计算公式为：；其中，表示权重矩阵中第i行第j列的值，表示权重矩阵对应的基础磁场类型，表示太阳活动区关联预设环境指数的滞后天数；表示天数，表示所述历史太阳活动区数据的总天数；为指标函数，表示权重矩阵中第i行第j列对应的经纬度在第天是否存在磁场类型为的太阳活动区，存在则为1，不存在则为0；表示预设环境指数，表示第天的指数值；为强度衰减函数，用于调整太阳活动区面积对权重值的影响，其中表示第天磁场类型为的第l个太阳活动区相对面积大小，c为预先预定的衰减超参数；所述强度衰减函数的具体表达形式为：。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于不包含黑子群的太阳活动区，根据所述历史太阳活动区数据和预设环境指数数据计算所述各权重矩阵的初始值的计算公式为：；其中，表示权重矩阵中第i行第j列的值，表示不包含黑子群的太阳活动区；为指标函数，表示权重矩阵中第i行第j列对应的经纬度在第天是否存在磁场类型为的太阳活动区，存在则为1，不存在则为0。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各...

【专利技术属性】
技术研发人员：于嘉宁，王月，杨建冰，董鑫，
申请(专利权)人：数字太空北京智能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：