CN113569201A - 地磁Ap指数预报方法、装置及电子设备 - Google Patents

地磁Ap指数预报方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种地磁Ap指数预报方法、装置及电子设备，地磁Ap指数预报方法包括包括收集地磁Ap指数预报相关数据，根据地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数，将相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报值。本申请可以实现地磁Ap指数定量预报，预报结果更准确、精确、合理，能够在地磁Ap指数预报中得到广泛应用。

Description

地磁Ap指数预报方法、装置及电子设备
技术领域
本申请属于地磁Ap指数预报技术领域，具体涉及一种地磁Ap指数预 报方法、装置及电子设备。
背景技术
地磁Ap指数是地磁活动水平的重要指标，也是多种重要科学和工程模 式的主要输入参量。近年来，由于空间天气对卫星轨道、通讯、导航等领 域的影响日益凸显，空间天气重要指标的预报也受到重视。地磁Ap指数指 的是在去掉地磁场背景波动后得到的地磁场H分量的变化幅度折合而成的 指数参量，通过8个中高纬地磁台站的测量结果计算得到的。地磁Ap指数 反映的是一天的地磁活动指标，它是一天中每小时的ap指数的平均值，而ap指数是指波动的情况，与短时的地磁亚暴过程密切相关，因此Ap指数 的大小决定于极区能量注入，与太阳风和行星际磁场密切相关。
在空间天气业务预报中，地磁Ap指数的短期预报是重要的工作内容。 相关技术中，对地磁Ap指数多以时间序列趋势预报为主，这种预报方式定 性预报的成分较多，并没有达到定量预报的目标，导致预报结果准确性低， 精确度低。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中以时间序列趋势进行地磁Ap指 数预报方式中定性预报的成分较多，并没有达到定量预报的目标，造成预 报结果准确性低、精确度低的问题，本申请提供一种地磁Ap指数预报方法、 装置及电子设备。
第一方面，本申请提供一种地磁Ap指数预报方法，包括：
收集地磁Ap指数预报相关数据；
根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数；
将所述相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报值。
进一步的，所述地磁Ap指数预报相关数据包括太阳风速度、太阳风等 离子温度、行星际总磁场数据。
进一步的，所述Ap指数计算模型，包括：
Figure RE-GDA0003245161960000021
其中，Im为行星际磁场指数；Ix为太阳风速度指数；It为等离子体温 度指数。
进一步的，所述根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据 指数，包括：
根据所述行星际总磁场数据计算行星际磁场指数Im，
Im＝2.287×(lg(Bt)-0.328)
其中，Bt为当日行星际总磁场的平均值。
进一步的，所述根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据 指数，包括：
根据所述太阳风速度数据计算太阳风速度指数Ix，
lx＝0.112×lg(V-451)
如果V≤451，则Ix＝0，其中，V为太阳风速度，单位为km/s。
进一步的，所述根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据 指数，包括：
根据所述等离子体温度数据计算等离子体温度指数It；
It＝4.464×10-6×(T+1.022×105)
其中，T为太阳风等离子体温度。
进一步的，还包括：
对地磁Ap指数预报相关数据进行标准化处理，获取当日对应地磁Ap 指数预报相关数据的平均值。
第二方面，本申请提供一种地磁Ap指数预报装置，包括：
收集模块，用于收集地磁Ap指数预报相关数据；
计算模块，用于根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据 指数；
预报模块，用于将所述相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁 Ap指数的预报值。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：
处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以 实现如第一方面中任意一项所述的地磁Ap指数预报方法。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供的地磁Ap指数预报方法、装置及电子设备，地磁 Ap指数预报方法包括收集地磁Ap指数预报相关数据，根据地磁Ap指数预 报相关数据计算对应相关数据指数，将相关数据指数输入Ap指数计算模型 得到地磁Ap指数的预报值，实现地磁Ap指数定量预报，预报结果更准确、 精确、合理，能够在地磁Ap指数预报中得到广泛应用。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释 性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申 请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一个实施例提供的一种地磁Ap指数预报方法的流程图。
图2为本申请另一个实施例提供的一种地磁Ap指数预报方法的流程 图。
图3为本申请一个实施例提供的一种基于行星际参数计算地磁Ap指数 的实验结果图。
图4为本申请一个实施例提供的一种地磁Ap指数预报装置的功能结构 图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技 术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施 例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申 请所保护的范围。
图1为本申请一个实施例提供的地磁Ap指数预报方法的流程图，如图 1所示，该地磁Ap指数预报方法，包括：
S11：收集地磁Ap指数预报相关数据；
S12：根据地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数；
S13：将相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报值。
传统地磁Ap指数预报方法主要以时间序列趋势预报为主，这种预报方 式定性预报的成分较多，并没有达到定量预报的目标，导致预报结果准确 性低，精确度低。
本实施例中，地磁Ap指数预报方法包括收集地磁Ap指数预报相关数 据，根据地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数，将相关数据指 数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报值，实现地磁Ap指数定量 预报，预报结果更准确、精确、合理，能够在地磁Ap指数预报中得到广泛 应用。
本发明实施例提供另一种地磁Ap指数预报方法，如图2所示的流程图， 该地磁Ap指数预报方法，包括：
S21：收集太阳风速度、太阳风等离子温度、行星际总磁场数据等地磁 Ap指数预报相关数据；
一些实施例中，通过位于太阳风上游的STEREO-A卫星能够提前4天测 量太阳风速度、行星际磁场等物理参量，结果与地球位置的相关参数符合 得很好，需要说明的是，本申请对收集Ap指数预报相关数据具体方法不做 限定，本领域技术人员可根据需要选取对应收集方法。
一些实施例中，还包括：
对地磁Ap指数预报相关数据进行标准化处理，获取当日对应地磁Ap 指数预报相关数据的平均值。
由于各个地磁Ap指数预报相关数据采集的频率不同，代入到同一计算 模型进行Ap指数计算可能会导致计算结果不准确，因此，在计算对应指数 前，先对每个地磁Ap指数预报相关数据进行标准化处理，例如，将每小时 采集到的太阳风速度求和后除以总采样点数，以获取当日太阳风速度的平 均值。
S22：根据行星际总磁场数据计算行星际磁场指数Im，
Im＝2.287×(lg(Bt)-0.328)
其中，Bt为当日行星际总磁场的平均值。
S23：根据太阳风速度数据计算太阳风速度指数Ix，
Ix＝0.112×lg(V-451)
如果V≤451，则Ix＝0，其中，V为太阳风速度，单位为km/s。
S24：根据等离子体温度数据计算等离子体温度指数It；
It＝4.464×10-6×(T+1.022×105)
其中，T为太阳风等离子体温度。
S25：将相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报值。
Ap指数计算模型为
Figure RE-GDA0003245161960000051
其中，Im为行星际磁场指数；Iz为太阳风速度指数；It为等离子体温 度指数。
对上述计算步骤和计算公式进行举例说明如下：
选择2017年10月5-8日期间根据位于行星际的卫星实测的太阳风和 行星际磁场参数对当日的地磁Ap指数的计算过程和结果，如表1所示。
表1由行星际测得的太阳风和行星际磁场进行地磁Ap指数计算的各 步骤结果
Figure BDA0003198542490000061
可见，本实施例提供的地磁Ap指数预报方法得到的预报值与实测值误 差较小，如图3所示，计算结果(横轴)与实测的Ap指数(纵轴)呈明显 的正相关特征，图中得出的而这相关系数达到了0.5135，可见本实施例提 供的地磁Ap指数预报方法更加准确合理。
本实施例中，对地球附近某点的太阳风和行星际磁场参数与同时的地 磁Ap指数进行了统计相关性分析，得到了太阳风和行星际磁场参数与地磁Ap指数的统计关系，建立了地磁Ap指数计算模型。在得到太阳风相关数 据和行星际磁场相关数据的预报值后，就可以带入地磁Ap指数模型计算出 地磁Ap指数的预报值，预报结果更加准确合理。
本发明实施例提供一种地磁Ap指数预报装置，如图4所示的功能结构 图，该地磁Ap指数预报装置包括：
收集模块41，用于收集地磁Ap指数预报相关数据；
计算模块42，用于根据地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据 指数；
预报模块43，用于将相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap 指数的预报值。
一些实施例中，还包括：
标准化处理模块44，用于对地磁Ap指数预报相关数据进行标准化处 理，获取当日对应地磁Ap指数预报相关数据的平均值。
本实施例中，通过收集模块，用于收集地磁Ap指数预报相关数据；计 算模块，用于根据地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数；预报 模块，用于将相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报 值，实现地磁Ap指数定量预报，预报结果更准确、精确、合理，能够在地 磁Ap指数预报中得到广泛应用。
本发明实施例提供一种电子设备，包括：
处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以 实现如上述实施例所述的地磁Ap指数预报方法。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一 些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用 于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描 述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解 为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行 指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括 另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能 按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例 所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来 实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合 适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现， 和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们 的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻 辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部 或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储 于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤 之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块 中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一 个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功 能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为 独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示 例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描 述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例 中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或 示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多 个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施 例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申 请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在 本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作 任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保 护范围之内。

Claims (9)

1.一种地磁Ap指数预报方法，其特征在于，包括：
收集地磁Ap指数预报相关数据；
根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数；
将所述相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报值。
2.根据权利要求1所述的地磁Ap指数预报方法，其特征在于，所述地磁Ap指数预报相关数据包括太阳风速度、太阳风等离子温度、行星际总磁场数据。
3.根据权利要求2所述的地磁Ap指数预报方法，其特征在于，所述Ap指数计算模型，包括：
Figure RE-FDA0003245161950000011
其中，Im为行星际磁场指数；Iv为太阳风速度指数；It为等离子体温度指数。
4.根据权利要求3所述的地磁Ap指数预报方法，其特征在于，所述根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数，包括：
根据所述行星际总磁场数据计算行星际磁场指数Im，
Im＝2.287×(lg(Bt)-0.328)
其中，Bt为当日行星际总磁场的平均值。
5.根据权利要求3所述的地磁Ap指数预报方法，其特征在于，所述根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数，包括：
根据所述太阳风速度数据计算太阳风速度指数Iv，
Iv＝0.112×lg(V-451)
如果V≤451，则Iv＝0，其中，V为太阳风速度，单位为km/s。
6.根据权利要求3所述的地磁Ap指数预报方法，其特征在于，所述根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数，包括：
根据所述等离子体温度数据计算等离子体温度指数It；
It＝4.464×10-6×(T+1.022×105)
其中，T为太阳风等离子体温度。
7.根据权利要求1或2所述的地磁Ap指数预报方法，其特征在于，还包括：
对地磁Ap指数预报相关数据进行标准化处理，获取当日对应地磁Ap指数预报相关数据的平均值。
8.一种地磁Ap指数预报装置，其特征在于，包括：
收集模块，用于收集地磁Ap指数预报相关数据；
计算模块，用于根据所述地磁Ap指数预报相关数据计算对应相关数据指数；
预报模块，用于将所述相关数据指数输入Ap指数计算模型得到地磁Ap指数的预报值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1至7中任意一项所述的地磁Ap指数预报方法。
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