Прогнозування космічної погоди з використанням NARMAX моделей
Вантажиться...
Дата
2020-12
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми
У даний час кількість факторів, на які космічна погода має великий вплив швидко зростає. Цей ріст обумовлено, як збільшенням кількості електронного обладнання, що виводиться на навколоземну орбіту, так і зростаючою кількістю чутливого до електромагнітних коливань наземного обладнання, включаючи навіть звичайні електромережі.
На даний момент методи, що використовуються для передбачення космічної погоди мають велику кількість обмежень пов’язаних з невисокою точністю та обмеженим горизонтом прогнозу.
Мета і задачі дослідження
Структурно-параметрична ідентифікація NARMAX моделі. Розробка алгоритму прогнозування геомагнітного Dst індексу.
Створення функціональної структури програмного забезпечення для автоматизації процесу ідентифікації та її реалізація.
Об'єкт дослідження – NARMAX моделі для прогнозування космічної погоди.
Предмет дослідження – космічна погода.
Методи дослідження
Математичне моделювання, оптимізація та порівняльний аналіз.
Наукова новизна одержаних результатів
Запропоновано новий метод структурно-параметричної ідентифікації NARMAX моделей. Він дозволяє покращити точність прогнозу через зменшення ступеню поліному моделі. Також використання цього методу дозволяє збільшити горизонт прогнозу до 5-6 годин.
Розроблена NARMAX модель типу «вхід-вихід», що базується на описаному методі та включає у себе прогнозування Dst індексу з використанням даних про швидкість сонячного вітру та південної компоненти магнітного поля.
Обґрунтована структура програмного забезпечення для автоматичної структурно- параметричної ідентифікації моделі прогнозування космічної погоди на основі викладених методів. За цією структурою було розроблено програмне забезпечення на основі Python з використанням бібліотек mathplotlib та numpy.
Практична цінність одержаних результатів полягає в тому, що результуюча NARMAX модель дозволяє отримувати більш точний прогноз на більшому відрізку часу.
Структура та обсяг дисертації.
Магістерська дисертація складається з чотирьох розділів.
Для вирішення поставленої задачі у першому розділі атестаційної роботи викладено сфери застосування результатів передбачення космічної погоди. Проведено аналіз сучасних способів ідентифікації моделей та існуючих способів прогнозування. Окреслено принципи роботи досліджуваних методів прогнозування та їх ефективність.
У другому розділі роботи визначено основні математичні та алгоритмічні засоби, на яких базується викладений метод структурно-параметричної ідентифікації, визначено існуючі джерела експериментальних даних.
У третьому розділі обґрунтовуються засоби розробки та розглядаються особливості їх використання. Також описується функціональна структура розробленого програмного забезпечення. Описана логіка його взаємодії з джерелами експериментальних даних та його інтерфейс для отримання результатів роботи.
У четвертому розділі подані результуючі NARMAX моделі та порівняльні результати їх роботи. Подане порівняння по ефективності прогнозування з стандартними методами ідентифікації моделі.
Опис
Ключові слова
прогнозування, космічна погода, NARMAX модель, принцип чорного ящика, горизонт прогнозу, структурно-параметрична ідентифікація, forecasting, space weather, NARMAX model, black box principle, forecast horizon, structural-parametric identification
Бібліографічний опис
Сапожніков, Б. А. Прогнозування космічної погоди з використанням NARMAX моделей : магістерська дис. : 123 Комп’ютерна інженерія / Сапожніков Богдан Артурович. – Київ, 2020. – 94 с.