太阳风暴能否到达近地空间的研究 (合作企业:中国科学院国家空间科学中心)

2021-06-28

CME是日冕物质抛射是指太阳上一种剧烈的喷发现象,主要是伴随活动区耀斑爆发,也有伴随日珥爆发发生。其中可以到达近地空间的一部分被标记为ICME事件。

太阳风暴强干扰可能会使得无线电的传播受到影响,电波的路径发生位移使得导航产生误差,大量的磁化离子也会使得电网超载造成电力运输中断,在近地空间运行的卫星上的高精度电子传感器也会受到严重损坏。

本项目设计一个判断太阳风暴是否会到达近地空间的系统。

本项目设计的判断系统由图像相似性判断,事件相似性判断,ResNet网络判别,Transfomer网络判别,共同组成。

图像相似性判断:以ahash为主要算法进行图片相似性判断,并对算法进行剪枝优化,提升计算速度。

事件相似性判断:在单张图片基础上,同时进行事件相似度判断,以多算法融合的配对算法为基础进行。

ResNet网络判别:ResNet50作为骨干网络,并以ImageNet上的预训练权重作为模型的预训练模型,同时结合光流法对图像进行分类。

Transfomer网络判别:此方法使用视觉transformer来预测太阳风暴是否会达到近地空间。视觉transformer作为一种transformer架构直接在图像分类上的应用,在多层感知器之前使用transformer编码而不是传统卷积神经网络使用的卷积层。这个模型输入为分割的图像,输出为图像的分类。我们的模型在ImageNet上面进行预训练后,在太阳风暴数据集上进行微调,使得它能对太阳风暴图片进行分类。图片的类别代表太阳风暴是否会达到近地空间。

本项目完成了4个子系统的开发,同时依据多个模型的检测结果来对判断太阳风暴是否会到到达近地空间。