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张衡卫星闪电哨声波散射系数自动提取的快速方法

韩金昇 袁静 王桥 李亚兰 王桥 银韩柯 刘海军 韩莹 王亚丽 申旭辉

韩金昇, 袁静, 王桥, 李亚兰, 王桥, 银韩柯, 刘海军, 韩莹, 王亚丽, 申旭辉. 张衡卫星闪电哨声波散射系数自动提取的快速方法[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2023-0127
引用本文: 韩金昇, 袁静, 王桥, 李亚兰, 王桥, 银韩柯, 刘海军, 韩莹, 王亚丽, 申旭辉. 张衡卫星闪电哨声波散射系数自动提取的快速方法[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2023-0127
Fast Method for Automatic Extraction of Zhang Heng Satellite Lightning Sferics Wave Scattering Coefficients[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2023-0127
Citation: Fast Method for Automatic Extraction of Zhang Heng Satellite Lightning Sferics Wave Scattering Coefficients[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2023-0127

张衡卫星闪电哨声波散射系数自动提取的快速方法

doi: 10.11728/cjss2023-0127 cstr: 32142.14.cjss2023-0127
基金项目: 国家自然科学基金青年基金;中国地震局教师基金

Fast Method for Automatic Extraction of Zhang Heng Satellite Lightning Sferics Wave Scattering Coefficients

  • 摘要: 闪电哨声波(Lightning Whistler,LW)的散射系数是探索空间环境信息的关键物理量。目前,主要依赖人工方式提取每条LW的散射系数。张衡卫星日产数据高达20G,人工方法已经无法适应海量数据的需求。本文将探索自动提取LW散射系数的方法:首先,以0.8秒的滑动窗提取张衡卫星感应磁力仪载荷(SCM)的详查数据, 并将其转换成时频图和音频文件;其次,针对其时频图,创建YOLOV5神经网络来自动定位单个LW并输出其时频位置信息,按照该时频位置信息截取相应的音频得到含有LW的音频数据并用零填充成0.8秒的音频片段;最后,提取音频数据的梅尔频率倒谱系数(MFCCs),创建基于多头注意力机制改进的GRU神经网络,将MFCCs特征输入到该网络,自动输出散射系数。在2020年2月的数据集上开展实验得到的结果是:其平均绝对误差和平均绝对百分比误差为0.453和0.176,相较于GRU模型和冯小康提出的基于Unet神经网络的LW的散射系数自动提取算法,平均绝对误差分别减少了1.908和1.079,平均绝对百分比误差分别减少了0.7和0.148,每张图的平均处理时间为0.074秒,本文提出的方法可较为准确和快速提取LW的散射系数。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-13
  • 录用日期:  2024-07-15
  • 修回日期:  2024-07-08
  • 网络出版日期:  2024-08-15

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