留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

利用人工神经网络快速计算木星系磁坐标

王建昭 马继楠 贾晓宇 田岱 张庆祥 李衍存 朱安文 邱家稳

王建昭, 马继楠, 贾晓宇, 田岱, 张庆祥, 李衍存, 朱安文, 邱家稳. 利用人工神经网络快速计算木星系磁坐标[J]. 空间科学学报, 2020, 40(4): 523-530. doi: 10.11728/cjss2020.04.523
引用本文: 王建昭, 马继楠, 贾晓宇, 田岱, 张庆祥, 李衍存, 朱安文, 邱家稳. 利用人工神经网络快速计算木星系磁坐标[J]. 空间科学学报, 2020, 40(4): 523-530. doi: 10.11728/cjss2020.04.523
WANG Jianzhao, MA Jinan, JIA Xiaoyu, TIAN Dai, ZHANG Qingxiang, LI Yancun, ZHU Anwen, QIU Jiawen. Fast Calculation of Magnetic Coordinates Using Artificial Neural Network in Jovian System[J]. Journal of Space Science, 2020, 40(4): 523-530. doi: 10.11728/cjss2020.04.523
Citation: WANG Jianzhao, MA Jinan, JIA Xiaoyu, TIAN Dai, ZHANG Qingxiang, LI Yancun, ZHU Anwen, QIU Jiawen. Fast Calculation of Magnetic Coordinates Using Artificial Neural Network in Jovian System[J]. Journal of Space Science, 2020, 40(4): 523-530. doi: 10.11728/cjss2020.04.523

利用人工神经网络快速计算木星系磁坐标

doi: 10.11728/cjss2020.04.523
基金项目: 

国家自然科学基金项目资助(11675013)

详细信息
    作者简介:

    王建昭,E-mail:wangjz1989@126.com

  • 中图分类号: P185.4

Fast Calculation of Magnetic Coordinates Using Artificial Neural Network in Jovian System

  • 摘要: 在木星辐射带研究中,从地理坐标向磁坐标的准确转换是建模基础.以往的建模中,磁壳参数L值的计算基于磁偶极场假设,该方法精确度较差.结合最新的高精度木星磁场模型JRM09,本文提出基于磁力线追踪法的木星磁坐标计算方法,并分析其合理性和必要性.要求精确度较高时,磁力线追踪法计算耗时很长.本文在磁力线追踪法的基础上进行改进,提出基于人工神经网络的磁坐标快速计算方法.该方法包括分类器和拟合器.分类器基于Adaboost算法的BP神经网络,用于预测某地理坐标是否在内磁层,如果在内磁层,则用拟合器计算L值.拟合器采用遗传算法优化BP神经网络.结果表明,分类器的分类错误率在3%以内,而拟合器的预测误差在7%以内.以Juno号一圈探测轨道为例,利用神经网络的磁坐标计算法比磁力线追踪计算法速度快3个数量级以上.基于人工神经网络的磁坐标快速计算方法可用于未来木星辐射带的研究.

     

  • [1] MCILWAIN C E. Magnetic coordinates[J]. Space Sci. Rev., 1966, 5:585-598
    [2] XU Wenyao. Data organization in geomagnetism and space physics and relevant coordinate systems[J]. Prog. Geophys., 2006, 21(4):1043-1060(徐文耀. 地磁与空间物理资料的组织和相关坐标系[J]. 地球物理学进展, 2006, 21(4):1043-1060)
    [3] WANG Jianzhao, ZHANG Qingxiang, TIAN Dai, et al. Radiation environmental effects of Jovian system and key technologies of radiation protection[J]. Spacec. Environ. Eng., 2018, 35(5):500-510(王建昭, 张庆祥, 田岱, 等. 木星系粒子辐射环境效应及防护关键技术[J]. 航天器环境工程, 2018, 35(5):500-510)
    [4] BAGENAL F, ADRIANI A, ALLEGRINI F, et al. Magnetosphere science objectives of Juno mission[J]. Space Sci. Rev., 2017, 213:219-287
    [5] CONNERNEY J, ACUNA M, NESS N, et al. New models of Jupiter's magnetic field constrained by the Io flux tube footprint[J]. J. Geophys. Res., 1998, 103(A6):11929-11939
    [6] SANTACRUZ M, GARRETT H, EVANS R, et al. An empirical model of the high-energy electron environment at Jupiter[J]. J. Geophys. Res.:Space Phys., 2016, 121:9732-9743
    [7] CONNERNEY J, KOTSIAROS S, OLIVERSEN R, et al. A new model of Jupiter's magnetic field from Juno's first nine orbits[J]. Geophys. Res. Lett., 2016, 45:2590-2596
    [8] MOORE K, YADAV R, KULOWSKI L, et al. A complex dynamo inferred from the hemispheric dichotomy of Jupiter's magnetic field[J]. Nature, 2018, 561:76-78
    [9] GAO Guangda, HU Xiaoyan, ZHONG Jia, et al. Seed point selection through equal line integral of magnetic field intensity algorithm for visualization of geomagnetic field[J]. Chin. J. Space Sci., 2016, 36(2):147-152(高广大, 胡晓彦, 钟佳, 等. 地磁场磁力线可视化种子点选取的磁场强度线积分等分算法[J]. 空间科学学报, 2016, 36(2):147-152)
    [10] EVANS R, BRINZA D. Grid2:a Program for Rapid Estimation of the Jovian Radiation Environment[R]. California:Jet Propulsion Laboratory, 2014
    [11] FREUND Y, SCHAPIRE R E. A decision-theoretic generalization of on-line learning and an application to boosting[J]. J. Comput. Syst. Sci., 1997, 55(1):119-139
    [12] DING Shifei, SU Chunyang, YU Junzhao. An optimizing BP neural network algorithm based on genetic algorithm[J]. Artif. Intell. Rev., 2011, 36:153-162
    [13] BAGENAL F, ADRIANI A, ALLEGRINI F, et al. Magnetospheric science objectives of the Juno mission[J]. Space Sci. Rev., 2017, 213:219-287
    [14] BOLTON S J, LUNINE J, STEVENSON D, et al. The Juno mission[J]. Space Sci. Rev., 2017, 213:5-37
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  286
  • HTML全文浏览量:  5
  • PDF下载量:  56
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-20
  • 修回日期:  2019-11-20
  • 刊出日期:  2020-07-15

目录

    /

    返回文章
    返回