КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 17-77-20005

НазваниеСоздание системы сбора, обработки и машинного анализа больших объемов данных глобальных навигационных спутниковых систем для задач исследования околоземного космического пространства

РуководительЯсюкевич Юрий Владимирович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук, Иркутская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2020 - 06.2022

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-608 - Ионосфера

Ключевые словаГЛОНАСС, GPS, полное электронное содержание, ионосфера, возмущения ионосферы, околоземное космическое пространство, машинный анализ данных, компьютерное зрение

Код ГРНТИ37.15.29

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основные задачи Проекта направлены на разработку методов мониторинга слабых возмущений и мониторинга областей интенсивных возмущений в авроральном овале и экваториальной области. Актуальность проекта определяется тем, что такие неоднородности оказывают значительное влияние на функционирование систем связи, навигации и радиолокации. Подтверждением актуальности служат развертываемые проекты по мониторингу ионосферных неоднородностей реального времени Tech-TIDE и NetTIDE. Новизна заключается в использовании методов машинного обучения для задач большого объема данных глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), а также использования данных высокого разрешения с целью выявления слабых ионосферных эффектов, вызванных естественными и антропогенными причинами. При выполнении Проекта планируется проведение следующих работ. Модернизация системы SIMuRG, разработанной на предыдущем этапе, с целью ускорения процесса обработки и значительного расширения банка данных. Изучение шумов измерения фазы несущей сигналов навигационных спутников в частотных диапазонах L1, L2, L5, E1, E5, E6, B1, B3 для всех используемых компонент сигналов ГНСС ГЛОНАСС, GPS, BeiDou, GALILEO, QZSS и SBAS. Оценка диапазона частот девиации в спектре ионосферных мерцаний амплитуды и фазы и установление пороговой частоты девиации для определения оптимального периода регистрации параметров сигналов ГНСС, сохраняющего информацию об ионосферных процессах и отсекающего неинформативные шумы измерений. Разработка эмпирической модели для определения порога потенциальной чувствительности измерений полного электронного содержания (ПЭС) и индексов ROTI, S4, σφ и d2φ с учетом выборочных статистических оценок шумов измерения фазы для канала и компоненты сигнала, которые использованы для измерений. Развитие процедуры расчета индексов ионосферной активности ROTI, S4, σφ и d2φ с выбором оптимального периода регистрации и вида процедуры удаления тренда исходных данных. Проведение серии экспериментов и анализ формо-временных параметров возмущений полного электронного содержания и индексов ионосферной активности при различной модификации радиочастотного тракта и настроек следящего измерителя фазы несущей и кодовой псевдозадержки. Развитие методик компьютерного зрения применительно к задаче распознавания границ аврорального овала с использованием мультиинструментальных наблюдений.Развитие методов выделения границы аврорального овала в условиях малого количества данных. Разработка новых методов диагностики присутствия экваториальных пузырей с привлечением данных карт ПЭС и методов компьютерного зрения. Разработка метода и проведение измерений по оценке управляющих параметров ионосферных моделей IRI и NeQuick на основе данных измерений ГНСС. Разработка подходов для решения данной задачи на основе классических методов, так и на основе методов машинного обучения. Проводимые работы находятся в русле современных направлений исследований и имеют преимущества в части использования методов машинного обучения и компьютерного зрения. Достижимость поставленной задачи обусловлена наличием у авторов проекта полученного на предыдущем этапе задела по указанной тематике, состоящего в наличии методов, программ для работы с данными глобальных навигационных спутниковых систем, картирования вариаций ПЭС, а также методов машинного анализа. Заявленный коллектив обладает достаточной квалификацией. План работ разбит на отдельные задачи, пути решения каждой из которых понятны коллективу исполнителей и основаны на ранее разработанных авторами подходах и их модификациях. В составе коллектива 8 человек, включая двух докторов наук и двух кандидатов наук. Руководитель проекта удовлетворяет предъявленным требованиям. По результатам проекта планируются публикации статей в ведущих рецензируемых журналах в данной области.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта планируется получить следующие результаты: 1. Методы, алгоритмы и программные средства, предназначенные для ускорения обработки больших данных ГНСС. Банк данных вариаций полного электронного содержания (ПЭС), индексов возмущенности ионосферы за длительный период. Банк данных может использоваться для построения моделей ионосферных возмущений, а также для анализа возможного ухудшения характеристик функционирования систем навигации, радиолокации и связи. Кроме того, предобработанный банк данных позволит осуществлять проведение новых геофизических исследований, уточнение модели ГЛОНАСС и других задач. 2. Характеристики ионосферных шумов в различных гелиогеофизических условиях и рекомендации по использованию различных сигналов с целью диагностики слабых ионосферных возмущений. Полученные результаты могут быть полезны для модернизации сигналов отечественной системы ГЛОНАСС. Кроме того, полученные результаты могут оказаться полезными с методической точки зрения с целью выбор оптимальных сигналов для проведения мониторинга состояния ОКП. 3. Оценка диапазона частот девиации в спектре ионосферных мерцаний амплитуды и фазы оптимальная с точки зрения обнаружения слабых ионосферных возмущений. Полученные результаты позволят повысить порог детектируемости слабых ионосферных возмущений и, как результат, обнаруживать эффекты слабых естественных и техногенных воздействия. С точки зрения актуальности этот результат может быть важен для создания системы обнаружения раннего предупреждения об опасных явлениях. 4. Новые методики компьютерного зрения, позволяющие более точно осуществлять распознавание границ аврорального овала с применением данных ГНСС, а также независимых измерений. Данные результаты могут оказать влияние на смежную дисциплину - физику авроральных явлений. Кроме того, с прикладной точки зрения это позволит создать методы для предупреждения о возможном ухудшении связи и навигации в высокоширотной области. В связи с тем, что мониторинг границы овала в последние годы активно обсуждается в литературе, данное направление находится в русле передовых исследований. 5. Метод оценки коэффициентов модели IRI и эффективных управляющих параметров по данным ГНСС. База данных управляющих коэффициентов ионосферных моделей, минимизирующих расхождение между измеренным и восстановленным значениями ПЭС. Рекомендации по повышению качества прогноза для ряда наиболее востребованных сегодня моделей ионосферы. 6. Эмпирическая модель порога потенциальной чувствительности измерений ПЭС и индексов ROTI, S4, σφ и d2φ с учетом выборочных статистических оценок шумов измерения фазы для канала и компоненты сигнала, которые использованы для измерений. 7. Новые методические рекомендации по расчету индексов ионосферной активности ROTI, S4, σφ и d2φ с оптимальным периодом регистрации и вида процедуры удаления тренда исходных данных. Работы по созданию новых индексов являются одним из трендов мировой геофизической науки. При этом, результаты показывают, что классические индексы зачастую не могут обеспечить решения задач выявления слабых эффектов. Полученный результат может оказаться значимым для развитие всего направления мониторинга мелкомасштабных неоднородностей. 8. Технические требования к аппаратно-программному комплексу мониторинга слабых ионосферных возмущений на основе использования измерений ГНСС с высоким временным разрешением (от 1 до 100 Гц). Избыточность данных в ряде случаев может значительно осложнить оперативную обработку. В этой связи необходимым является выбор оптимальных требований на комплекс ГНСС-мониторинга с целью с одной стороны обеспечить максимум полезной информации, с другой стороны уменьшить уровень шумов, а также объемы хранимых данных. 9. Методы обнаружения и классификация мелкомасштабных ионосферных возмущений, воздействующих на радиотехнические системы, средствами машинного обучения и компьютерного зрения. В рамках данной задачи планируется создать индекс описывающий интенсивность и пространственные особенности проявления экваториальных плазменных пузырей (ЭПП). Значимостью данной задачи определяется тем, что появление плазменных пузырей сопровождается с интенсификацией мелкомасштабной структуры ионосферы, рассеянием радиосигналов (в том числе навигационных) и ухудшением работы радиотехнических систем. ЭПП активно исследуются в последние годы на основе оптических и радиофизических наблюдений, однако отсутствуют индексы появления таких структур, что выводит работы в данном направлении на ведущий мировой уровень. 10. Новые методы выделения границы аврорального овала в условиях малого количества данных, что может быть использовано для южного полушария. Важность задачи заключается в том, что получать оперативно данные с большого числа измерительных средств в настоящее время невозможно. При этом мониторинг состояния высокоширотной ионосферы северного и южного полушарий должен быть оперативным с целью обеспечения задач нормального функционирования систем радиосвязи, радиолокации и радионавигации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
За отчетный период были выполнены следующие работы: 1. Проведены работы по модернизации системы SIMuRG (https://simurg.iszf.irk.ru/). Работы касались внедрения новых источников данных, а также использования данных, передаваемых по протоколам https и ftps; расширения API-функционала и интерфейса; оптимизации запросов и распределения нагрузки на источники данных; внедрение новых инструментов анализа, в том числе использования библиотеки WorldWind (NASA); создания нового метода вычисления карт ROTI с максимальным пространственным заполнением. Отдельной частью являлись проводимые работы по организации хранения и доступа к данным высокого временного разрешения. 2. Проведена закупка и запуск приемника ГНСС Septentrio PolaRx5 в режиме измерений с высоким временным разрешением. Установка приемника осуществлялась на общую антенну для проведения координированных измерений с приемниками Javad Delta-G3T и NovAtel GPStation-6 функционирующих в ИСЗФ СО РАН. Проведен анализ измерений фазы в частотных диапазонах L1, L2, L5, L6, L7, L8 и сигнальных компонент L1C, L1W, L1L, L2W, L2L, L2X, L5X и L5Q (GPS), L1C, L1P, L2C, L2P (ГЛОНАСС), L1X, L5X, L5Q, L6C, L7Q, L8Q (Galileo), L2I, L5P и L6I (BeiDou) и L1X, L5I (SBAS). Проведено взаимное сравнение характеристик качества сигналов. Проведена оценка алгоритмов фильтрации фазы в приемниках. 3. Для проведения теоретической оценки зависимости частоты девиации от параметров ионосферной неоднородности электронной концентрации разработана эмпирическая модель фазы несущей трасионосферного сигнала. Проведен анализ зависимости частоты девиации от состояния ионосферного слоя и параметров мелкомасштабных (0.3-3 км) ионосферных неоднородностей электронной концентрации. На основании синхронных измерений на двух приемниках (Javad и Septentrio) с общей антенной, проведена оценка граничной частоты между информативной частью спектра мерцаний фазы трансионосферного сигнала и неинформативными шумами (частота девиации) для систем GPS/ГЛОНАСС/Galileo/SBAS (и BeiDou на приемнике Septentrio). Оценена достаточная частота регистрации сигнала ГНСС. 4. Проведены работы по развитию методик компьютерного зрения в приложении к распознаванию границ аврорального овала на основе комбинированных данных ГНСС и спутниковых наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне. Выполнена проверка новой методики работы с комбинированными измерениями на данных реальных ГНСС наблюдений и синтетических данных спутниковых УФ-наблюдений. 5. Проведен расчет длительных рядов вертикального ПЭС, используя реализованный в системе SIMuRG (разработанной в рамках выполнения проекта) метод, для отдельных станций ГНСС. На основе этих данных реализованы расчеты по оценке эффективного индекса F10.7, который может быть использован в качестве управляющего параметра модели IRI-2016. 6. Результаты работы представлялись на 5 научных мероприятиях: 1 личное участие с прибытием к месту проведения конференции, 4 мероприятия с дистанционным участием. За отчетный период были получены следующие результаты: 1. Проведена значительная модернизация системы SIMuRG. В систему внедрена возможность получения данных по протоколу ftps и добавлены 9 новых источников данных; добавлен 1 источник предоставляющий данные по протоколу https. Расширен API-функционал, позволяющий получать доступ к разнородным данным в одном месте. Реализованы новые запросы к системе, работающие по технологии JSON-RPC. Ускорено получение результатов по запросам пользователей за счет оптимизации запросов к базе данных и распределению нагрузки. Разработаны интерактивные “тетради” – примеры взаимодействия с системой и обработки данных. Добавлена поддержка русского языка. Реализовано обращение к файлам данных, расположенных отдельно в силу большого объема, как к единому целому. На основе библиотеки WorldWind (NASA) реализован инструмент анализа и разметки данных без искажений, которые вносят различные проекции, что позволяет анализировать данные в полярных областях. Зарегистрирована база данных получаемых измерений. Хранение данных с высоким временным разрешением организовано в исходном формате, который определен производителем. Разработан комплекс программ, которые позволяют напрямую получать те же виды данных как и из файлов в стандартном формате RINEX. Разработан метод для получения вариаций ПЭС на основе рядов с существенным количеством пропусков данных. Разработан метод оценки эффективной высоты ионосферного слоя основанный на корреляции данных вариаций ПЭС с близких спутников. Разработана методика расчета карт ROTI с максимальным пространственным заполнением. Используемая в методике пространственная интерполяция позволяет получать карту в области высоких широт северного полушария (MLat >50°) с коэффициентом заполнения 80% при накоплении на интервале 60/70 минут с/без привлечением данных российских сетей. 2. Запущен в регулярную работу приемник Septentrio PolaRx5. Сравнительный анализ шумов измерения фазы в частотных диапазонах L1, L2, L5, L6, L7, L8 выявил, что на тестовой совокупности наблюдений наименьший уровень шума характерен для сигналов системы Galileo. В этой связи сигналы системы Galileo рекомендуются для диагностики слабых ионосферных возмущений. Выявлено отличие шумов фазы для различных приемников при измерениях на одну антенну на уровне 1.5-2 раз. Использование развернутого в рамках проекта приемника Septentrio PolaRx5 обеспечивает более высокую потенциальную чувствительность. Вновь введенные сигнальные компоненты на частотах L5, L6, L7 и L8 в среднем имеют более низкий уровень шумов в сравнении с сигнальными компонентами на частотах L1 и L2. 3. Использование предложенной модели фазы несущей сигнала показывает, что частота девиации уменьшается с ростом интенсивности мелкомасштабных (0.3-3 км) неоднородностей электронной концентрации. Рост масштаба неоднородностей ведет к увеличению частоты девиации до некоторого предела, после чего частота девиации стабилизируется, а затем начинает уменьшаться. Предел возрастания частоты девиации находится в зависимости от интенсивности неоднородности: чем ниже интенсивность, тем меньше и предельный масштаб неоднородности до которого происходит это возрастание. Пороговые значения, при которых частота девиации начинает уменьшаться составляет ~0.5 км для интенсивности, равной 5% и 1.5 км - для интенсивности 10%. Разработан метод оценки точки перехода информативной части спектра в неинформативную на основе высокочастотных данных путем анализа тренда. 4. Разработана методика автоматического определения экваториальной границы аврорального овала в северном полушарии с привлечением технологии слияния данных (data fusion). В качестве входных данных используются пространственные данные о мелкомасштабной структуре (измерения ROTI на глобальной сети приемников) и данные свечения атмосферы в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. Методика выделения границ овала осуществляется средствами компьютерного зрения. Преимуществом является совмещение достоинств различных методов. 5. На основе данных, получаемых системой SIMuRG, разработан метод оценки эффективных управляющих параметров на примере модели IRI-2016 и индекса F10.7. В методе минимизирует ошибка при расчете измеряемых величин полного электронного содержания путем оценки среднеквадратичного отклонения разности рядов. Возможно регулировать набор входных данных, как по спутникам так и по расстоянию до станции. 6. По результатам работ опубликована 1 статья и зарегистрирован 1 РИД. Материалы работы представлены на 5 научных мероприятиях.

Публикации

1. Демьянов В.В., Сергеева М.А., Федоров М.Э., Ишина Т.В., Гатиса-Асеведо В.Ж., Кабрал-Кано Е. Comparison of TEC Calculations Based on Trimble, Javad, Leica, and Septentrio GNSS Receiver Data Remote Sensing, V. 12, N19, article ID 3268 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3390/rs12193268

2. Ясюкевич Ю.В., Живетьев И.В., Едемский И.К., Веснин А.М., Киселев А.В., Сыроватский С.В., Малецкий Б.М. Полное электронное содержание и его вариации по данным мировой сети приемников сигналов GPS/ГЛOHACC/Galileo/BeiDou -, 20206228 16 (год публикации - )

3. - Сотрудники Саянской солнечной обсерватории исследуют Вселенную АИСТ ТВ, 01.04.2021 (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В отчетный период проведены следующие работы: 1) Выполнено моделирование ионосферных мерцаний фазы несущей трансионосферного сигнала глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Мерцания фазы моделировались на частотах L1=1575 МГц и L2=1227 МГц для слоя неоднородностей с фиксированной толщиной и расстоянием от точки приема. 2) Проанализирована чувствительность индексов ROTI (среднеквадратичное отклонение производной ПЭС), S4 (амплитудные мерцания), σφ (фазовые мерцания) и d2φ (вторая производная фазы) на примере реакции этих индексов на слабое возмущение в ионосфере 20 февраля 2020 г. при частоте регистрации измерений фазы несущей 1, 5,10, 20 и 50 Гц. Проведен анализ нового типа сигналов Galileo AltBOC для мониторинга ионосферных возмущений. Выполнены оценки одночастотных и двухчастотных измерений полного электронного содержания (ПЭС), а также воздействия многолучевости на характеристики сигнала AltBOC в сравнении с другими сигналами. 3) Выполнен анализ частоты девиации (граничная частота между информативной и неинформативной частью спектра) спектра мерцаний фазы на приемниках различных типов – Javad Delta-G3T и Septentrio PolaRx5, подключенных через антенный коммутатор к общей антенне. Анализ проведен для двух геомагнитных возмущений в сравнении с фоновыми невозмущенными периодами. Проанализированы сигналы глобальных навигационных спутниковых систем GPS (сигнальные компоненты L1C, L1W, L1L, L2W, L2L, L2X, L5X, L5Q), ГЛОНАСС (L1C, L1P, L2C, L2P), Galileo (L1X, L5X, L5Q, L6C, L7Q, L8Q), BeiDou (L2I, L5P, L6I), SBAS (L1X, L5I). 4) Разрабатывались новые методы для оценки влияния локализованных возмущений на динамику ионосферы по данным ГНСС. В основу был положен алгоритм, который осуществляет свертку рядов с различными ядрами, которые могут задаваться аналитически, эмпирически или быть извлеченными из самих данных. Выполнялись работы по автоматизации обработки данных (http://simurg.space/sled) с обработкой открытых данных и приватных данных пользователя. 5) Проведен анализ 10 наиболее сильных магнитных бурь 2017-2021 гг. Изучена взаимосвязь расширения аврорального овала по данным ROTI (овала неоднородностей) с динамикой южной компоненты межпланетного магнитного поля Bz, индекса аврорального электротджета SME (SuperMAG), индекса SYM-H. На основе данных системы SIMuRG, обрабатывающей измерения глобальной сети приемников сигналов ГНСС, проведены работы по созданию методов локализации мелкомасштабных вариаций, соответствующим зонам аврорального овала и экваториальной области. Основное внимание уделено областям с малым количеством данных (авроральная зона южного полушария, зоны над океаном в экваториальной области). Проведено сравнение различных инструментов для мониторинга аврорального овала на примере магнитной бури 25-26 августа 2018 г. Использовались данные ГНСС, данные отдельных радаров SuperDARN, а также данные спутниковой миссии SWARM. 6) Продолжались работы по модернизации системы SIMuRG и сбору данных, в том числе данных (файлов) ГНСС-наблюдений, навигационных данных, глобальных ионосферных карт. Проведены работы по ускорению выборки (в том числе за счет модернизации алгоритмов управления и синхронизации и увеличения параллелизации) и оптимизации процесса визуализации данных. Проведен анализ возможностей использования Федерального центра навигационных данных для построения ионосферных карт в системе SIMuRG. В рамках выполнения этапа проекта были получены следующие результаты: 1) Предложена эмпирическая модель шумов полного электронного содержания (ПЭС), реконструированного по разным комбинациям пар частот L1, L2, L5, позволяющая оценить потенциальную чувствительность обнаружения слабых ионосферных событий по вариациям ПЭС с учетом типа алгоритма фильтрации фазы в канале второй частоты (L2 или L5) и уровня шума измерений фазы на каждой из частот. Разработана эмпирическая модель фазы, позволяющая выполнить оценку потенциальной чувствительности индексов ионосферных мерцаний фазы и индекса ROTI, а также частоты девиации (граничная частота между информативной и неинформативной частью) в спектре мерцаний фазы. Анализ нового типа сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) Galileo AltBOC, показал, что качество одночастотных измерений с использованием сигналов такого типа с точки зрения шумовых характеристик находится на уровне классических двухчастотных измерений. Показано, что многолучевость значительно слабее влияет на сигналы AltBOC, чем на другие сигналы ГНСС. 2) Сформулированы общие требования к расчету индексов ионосферной активности ROTI, S4, σφ и d2φ с оптимальным периодом регистрации и процедурой удаления тренда исходных измерений, а также технические требования к уровню шумов измерения фазы в приемнике, оптимальному использованию сигнальных компонент ГНСС для проведения радиозондирования ионосферы и требования к настройке следящего измерителя фазы. Предложена процедура последовательного удаления тренда измерений фазы несущей для подготовки рядов измерения фазы к расчету индекса мерцаний фазы σφ. Предложена процедура расчета индекса мерцаний амплитуды S4 на основании обработки рядов отношения сигнал/шум с удаленным трендом. 3) Установлено, что обнаружение слабых ионосферных событий возможно при анализе спектра вариаций фазы несущей трансионосферного сигнала, если частота регистрации измерений фазы превышает 10 Гц. Установлено, что характерная частота девиации в спектре мерцаний фазы не превышает 22 Гц для среднеорбитальной ГНСС и 19 Гц для геостационарных спутников SBAS. Частота девиации не зависит от типа сигнальной компоненты и типа приемника. Уточнено, что частота регистрации измерений фазы 50 Гц является достаточной для выявления слабых мелкомасштабных возмущений в ионосфере до границы неинформативных шумов и может быть рекомендоваться для комплексов мониторинга ионосферных возмущений. 4) Разработан метод для оценки влияния локализованных возмущений на динамику ионосферы по данным ГНСС, основанный на свертке рядов с различными ядрами, которые могут задаваться аналитически, эмпирически или быть извлеченными из самих данных. Показано, что метод позволяет детектировать отклик на различные события в ионосфере (пролеты метеоритов, землетрясения, солнечные вспышки), в том числе слабые. Для автоматизации обработки данных создан сервис (http://simurg.space/sled). 5) Анализ кеограм (двумерных зависимостей от геомагнитной широты и времени) индекса ROTI на статистике из 10 наиболее сильных магнитных бурь периода 2017-2021 гг. показал высокую корреляцию экваториального смещения экваториальной границы овала (геомагнитной широты) с ростом южной компоненты Bz, ростом индекса SME (SuperMAG) и падением индекса SYM-H, что согласуется с предыдущими работами. Показано, что скорость пересоединения также растет с понижением широты границ овала неоднородностей. Предложен подход по локализации мелкомасштабных вариаций в условиях малого количества данных, который может использоваться в области аврорального овала южного полушария и экваториальной области. Предложено решать задачу двухэтапно. На первом этапе осуществляется поиск опорных точек и построения первичного приближения овала на основе алгоритмов компьютерного зрения. На втором этапе обучается нейронная сеть для определения овала на прореженных данных. Анализ данных различных инструментов - ГНСС, SuperDARN, спутников SWARM – показал высокую согласованность измерений положения овала. Данные по продольным токам (field-aligned currents) миссии SWARM позволяют локализовать границу овала и могут использоваться для валидации. 6) Проведена модернизация системы SIMuRG. Количество обрабатываемых источников данных увеличено до 51. На текущий момент система содержит исходные данные и результаты обработки с более 14 млн. суточных файлов RINEX. В тестовом режиме использованы данные Федерального центра навигационных данных для мониторинга ионосферы и отмечен их существенный потенциал.

Публикации

1. Васильев А.А., Ясюкевич Ю.В., Гаращенко А.А., Едемский И.К., Веснин А.М., Сидоров Д.Н. Computer Vision for GNSS-based Detection of the Auroral Oval Boundary International Journal of Artificial Intelligence, V. 19, N 2. P. 132-151 (год публикации - 2021)

2. Данильчук Е.И., Демьянов В.В. Частота девиации в спектре мерцаний фазы несущей трансионосферных сигналов Известия вузов. Радиофизика, Т. LXIV, N 8-9, С. 635-643 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.52452/00213462_2021_64_08_635

3. Демьянов В.В., Данильчук Е.И., Ясюкевич Ю.В., Сергеева М.А. Experimental Estimation of Deviation Frequency within the Spectrum of Scintillations of the Carrier Phase of GNSS Signals Remote Sensing, V. 13, Article ID 5017. (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/rs13245017

4. Падохин А.М., Мыльникова А.А. Ясюкевич Ю.В., Морозов Ю.В., Курбатов Г.А., Веснин А.М. Galileo E5 AltBOC Signals: Application for Single-Frequency Total Electron Content Estimations Remote sensing, V. 13, Article ID: 3973 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/rs13193973

5. Ясюкевич Ю., Астафьева Э., Ойнац А., Веснин А., Ясюкевич А., Васильев А., Гаращенко А., Сидоров Д. Multi-instrumental View of the Auroral Oval Progress in Electromagnetics Research Symposium, - (год публикации - 2022)

6. - Ученые научили искусственный интеллект распознавать границы северных сияний Наука в Сибири, 14.12.2021 (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Разработанные методы могут быть использованы для уточнения качества сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), в том числе ГЛОНАСС, и формирования направлений развития ГНСС. Результаты по оценке частоты девиации могут быть использованы для создания ионосферных мониторов на базе приемников глобальных навигационных спутниковых систем. Результаты по детектированию слабых возмущений могут использоваться для систем обнаружения эффектов слабых естественных и техногенных воздействий для раннего предупреждения об опасных природных явлениях (цунами, землетрясения, циклоническая активность). Методы оценки положения аврорального овала могу использоваться для геофизической поддержки радиотехнический средств и развития моделей ухудшения помеховой обстановки. Рост стратегического значения Арктики для России обуславливает актуальность полученных в настоящем проекте результатов. Включение в состав системы SIMuRG данных российских сетей, позволит оценить качество этих данных для проведения геофизических исследований по запросу сетей. Продукты системы дают наглядное представление об областях предпочтительного (для геофизических целей) развертывания сетей ГНСС в России.