一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法

YNAO OpenIR > 抚仙湖太阳观测和研究基地

	一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法
	邓林华; 向南彬; 向永源; 蔡云芳; 陈泽华; 张志刚
申请（专利权）人	中国科学院云南天文台
专利号	ZL202310425151.0
申请号	CN202310425151.0
	2023-07-25
申请日期	2023-04-20
公开（公告）号	CN116484608A
公开日期	2023-07-25
IPC 分类号	G06F30/20G06F16/9537G06F16/2458
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	公开
学科领域	天文学 ; 太阳与太阳系 ; 电子、通信与自动控制技术 ; 信息处理技术 ; 数据处理 ; 计算机科学技术
产权排序	1
摘要	本发明公开了一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，包括以下步骤：S1、样本获取：从天文观察站获取太阳近30天的原始相关数据，包括太阳图像数据、太阳耀斑的发生数据、太阳黑子数据、太阳质子事件的预报结果以及太阳风预测结果；S2、数据处理：对获取的样本数据进行处理，将处理后的数据进行整合，挖掘每个时空条件下，相关联的太阳状态信息，形成多条相关的数据包，并按时间顺序对每个数据包进行排序；该太阳黑子数预测方法基于时空关联信息的挖掘，建立太阳黑子数的预测模型，可将时空信息关联并同步到预测分析中，可实现对太阳黑子的规模特征以及变化规律的准确预测，预测的信息面广，大大提高了对太阳黑子预测的时效性和准确度。
主权项	1.一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：包括以下步骤： S1、样本获取：从天文观察站获取太阳近30天的原始相关数据，包括太阳图像数据、太阳耀斑的发生数据、太阳黑子数据、太阳质子事件的预报结果以及太阳风预测结果； S2、数据处理：对获取的样本数据进行处理，将处理后的数据进行整合，挖掘每个时空条件下，相关联的太阳状态信息，形成多条相关的数据包，并按时间顺序对每个数据包进行排序，并在排序后对数据包进行标注； S3、历史太阳黑子分析：采用具有周期性的傅里叶级数，以太阳黑子数历史数据为样本，拟合出太阳黑子数近一年的数据线性图，并将拟合数据与标注的数据包进行比较分析，得到分析后的多组对比数据； S4、数据整合：将S3步骤中得到的多组对比数据进行时空关联，并将关联后的数据归一整合，得到归一后的观测数据样本； S5、建立模型：根据观测数据样本，建立符合其变化规律的动态模型VMFT，通过动态模型VMFT进行仿真，以实现对太阳黑子数变化过程的跟踪以及对未来一段时间太阳黑子数的预测； S6、预测结果：根据观察到的太阳数据，输入到动态模型VMFT，根据动态模型VMFT的仿真，得到未来一周内太阳黑子的规模特征以及变化规律； S7、预测结果均值：输入一天内24小时每个时间段的相关太阳状态数据，得到24个一周内太阳黑子的规模特征以及变化规律，取24次预测结果的平均值，作为太阳黑子数的预测结果。 2.根据权利要求1所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：所述S2步骤中，数据处理包括图像处理、数据统计、异常数据分析并清洗、数据的平均整合以及缺值填充，其中整合后的每个数据包中都包含太阳图像数据、太阳耀斑的发生数据、太阳黑子数据、太阳质子事件的预报结果以及太阳风预测结果的全部相关特征。 3.根据权利要求2所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：所述数据包中包含24条相关数据，每条数据对应每一小时的时间间隔下，太阳黑子的发生情况，即存在太阳黑子标注为1，未出现太阳黑子标注为0。 4.根据权利要求2所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：所述太阳表面图像的过程为：先将图像信息转化成同一时空下连续的灰度图片，并计算灰度图片的像素值，将像素值小于预设阈值的灰度图片的数据进行标记，并打包输入对应的数据包内。 5.根据权利要求2所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：所述数据的平均整合方式为：根据均值和标准差对获得的数据进行标准化，使经过处理的数据符合标准正态分布。 6.根据权利要求1所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：所述S6步骤中太阳黑子的规模特征包括黑子群的分布位置、黑子群的面积、黑子群的数量、每个黑子群中黑子的个数以及黑子的半影特征。 7.根据权利要求1所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：所述太阳质子事件的预报结果以及太阳风预测结果受太阳的相关数据影响，影响因素包括太阳风速度、太阳风温度、太阳风密度、太阳风压力、场矢量的均方根标准偏差和日冕物质的抛射。 8.根据权利要求1所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：太阳质子事件的预报结果列表中，每条数据包括开始时间、峰值时间和峰值通量的特征。 9.根据权利要求1所述的一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法，其特征在于：所述S1步骤中，样本的获取还包括太阳大气成像数据、太阳地磁活动指数以及等离子体分别数据。
语种	中文
专利代理人	连中浩
代理机构	北京箐昱专利代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26145
专题	抚仙湖太阳观测和研究基地
作者单位	中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	邓林华,向南彬,向永源,等. 一种基于时空关联信息挖掘的太阳黑子数预测方法. ZL202310425151.0[P]. 2023-07-25.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN116484608A-一种基于时空关（468KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文