武汉大学任晓东获国家专利权
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龙图腾网获悉武汉大学申请的专利一种海洋上空电离层数据增强方法、装置、设备及介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119989930B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510450656.1,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种海洋上空电离层数据增强方法、装置、设备及介质是由任晓东;杨芃昕;唐钰桦;张小红设计研发完成,并于2025-04-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种海洋上空电离层数据增强方法、装置、设备及介质在说明书摘要公布了:本发明公开一种海洋上空电离层数据增强方法、装置、设备及介质,属于电离层建模技术领域。其中方法包括:通过低轨卫星观测获取海洋上空电离层若干位置的垂直总电子含量数据;将海洋上空电离层若干位置的垂直总电子含量数据,以及对应的电离层穿刺点的经纬度、观测时间和空间天气状态数据合并作为输入特征数据;将输入特征数据输入至第一学习器,获取增强特征数据;将输入特征数据和增强特征数据输入至第二学习器,获取所述海洋上空电离层的垂直总电子含量数据。本发明通过集成机器学习模型对海洋上空电离层进行数据增强,可获得海洋上空未观测区域的电离层虚拟观测数据,有效提升了海洋上空的电离层观测覆盖情况。
本发明授权一种海洋上空电离层数据增强方法、装置、设备及介质在权利要求书中公布了:1.一种海洋上空电离层数据增强方法,其特征在于,包括: 通过低轨卫星观测获取海洋上空电离层若干位置的垂直总电子含量数据; 将海洋上空电离层若干位置的垂直总电子含量数据,以及对应的电离层穿刺点的经纬度、观测时间和空间天气状态数据合并作为输入特征数据; 将所述输入特征数据输入至第一学习器,获取增强特征数据; 将所述输入特征数据和增强特征数据输入至第二学习器,获取所述海洋上空电离层的垂直总电子含量数据; 其中,所述第一学习器和第二学习器为预先训练完成的机器学习模型; 所述第一学习器为随机森林模型;所述第二学习器为XGBoost模型; 在所述第一学习器和第二学习器训练时,通过低轨卫星观测获取海洋上空电离层的垂直总电子含量历史数据作为数据集,数据集分为训练集、验证集和测试集; 测试集包括从数据集中每月随机抽取一天的数据以及数据集时间范围内发生地磁暴事件期间前后N天的数据; 训练集和验证集使用K折交叉验证方法进行划分; 其中,海洋上空电离层若干位置的垂直总电子含量数据在作为输入特征前需要进行预处理,包括去除噪声和异常值,进行坐标转换以统一坐标系,以及根据分析需求的采样频率对数据进行平滑或插值; 随机森林模型作为第一学习器,将每个时刻下的年份、年积日、电离层垂直总电子含量穿刺点所在的地方时、经度、纬度,以及当日太阳活动指数、当刻地磁活动指数作为特征向量输入随机森林模型,获得随机森林算法输出的预测值; XGBoost模型作为第二学习器,将上一步在每个时刻下随机森林模型输出的预测值作为增强特征数据与所述输入特征一同输入到XGBoost模型中作为特征向量,通过XGBoost模型后输出的结果为最终的预测结果; 在训练过程中的标签值为每个时刻下海洋测高卫星数据所计算的垂直总电子含量,XGBoost模型根据预测结果和标签值的残差利用反向传播对随机森林模型内部参数进行调整。
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