Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024.Т. 49. №4. C. 99-111. ISSN 2079-6641

ИНФОРМАЦИОННЫЕ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-99-111
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 004.932

Содержание выпуска

Read English Version

Алгоритм выделения следа искусственного сигнала вистлера в спектрограмме с помощью интегрированной среды разработки приложений PyCharm

Л. С. Марченко¹²^{\ast}

¹Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, c. Паратунка, ул.Мирная, д. 7, Россия
²Научно-исследовательский геотехнологический центр ДВО РАН, 683002, Россия, г. Петропавловск-Камчатский, ул. Северо-Восточное шоссе, 30, Россия

Аннотация. В работе предложен алгоритм выделения следа искусственного сигнала свистящего атмосферика (вистлера) в спектрограмме, реализованный на языке Python в интегрированной среде разработки PyCharm 2024.1. Алгоритм позволяет с помощью установки некоторого порогового значения (фильтра) выделить след вистлера. Фильтр учитывает интенсивность сигнала в спектре, стандартное отклонение значений от среднего, а также некоторый множитель, который позволяет исключить шум и выделить только более значимые пики в сигнале. В алгоритме с помощью маски на основе фильтра удается получить массив частот для следа искусственного вистлера. Компьютерная программа позволяет сохранять полученный массив в текстовый файл, который можно использовать для дальнейшего анализа в различных табличных процессорах, а также строить графики следа вистлера для визуального исследования. В статье была произведена проверка адекватности алгоритма на примере расчета коэффициента дисперсии. Показано, что алгоритм дает хорошие результаты.

Ключевые слова: искусственный вистлер, спектрограмма, след, фильтр, маска, Python, PyCharm

Получение: 25.10.2024; Исправление: 13.11.2024; Принятие: 21.11.2024; Публикация онлайн: 28.11.2024

Для цитирования. Марченко Л. С. Алгоритм выделения следа искусственного сигнала вистлера в спектрограмме с помощью интегрированной среды разработки приложений PyCharm // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2024. Т. 49. № 4. C. 99-111. EDN: YLXDQQ. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2024-49-4-99-111.

Финансирование. Работа выполнена за счет гос. задания ИКИР ДВО РАН (рег. № НИОКТР 124012300245-2).

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Автор несет ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

^{\ast}Корреспонденция: E-mail: marchenko@ikir.ru

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Марченко Л. С., 2024

© ИКИР ДВО РАН, 2024 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

  1. Artekha S. N., Belyan A. V.On the role of electromagnetic phenomena in some atmospheric processes // Nonlinear Processes in Geophysics, 2013. vol. 20, no. 3, pp. 293-304 DOI:10.5194/npg-20-293-2013.
  2. Mahmood N., Edminister J.A. Schaum’s Outline of Electromagnetics. New York: McGraw Hill, 2019.
  3. Lichtenberger J., Ferencz C., Bodnár L. et al. Automatic whistler detector and analyzer system: Automatic whistler detector // Geophys. Res., 2008. vol. 113.
  4. Koronczay D., Lichtenberger J., Clilverd M. A. et al. The source regions of whistlers // Journal of Geophysical Research: Space-Physics, 2019. vol. 124, pp. 5082–5096.
  5. Li W., Shen X.-C., Menietti J. D. et al. Global distribution of whistler mode waves in Jovian inner magnetosphere // Geophysical Research Letters, 2020. vol. 47, no. 15. DOI: 10.1029/ 2020GL088198.
  6. Morris P.J., Bohdan A., Weidl M. S. et al. Pre-acceleration in the electron foreshock. II. oblique whistler waves // The Astrophysical Journal, 2023. vol. 944, no. 1 DOI: 10.3847/1538-4357/acaec8.
  7. Sonwalkar V. S., Reddy A. Specularly reflected whistler: A low-latitude channel to couple lightning energy to the magnetosphere // Science Advances, 2024. vol. 10., no. 33 DOI: 10.1126/sciadv.ado2657.
  8. Xiang T., Liu M., He S., Wang X., Zhou C. Automatic segmentation model and parameter extraction algorithm for lightning whistlers //Radio Science, 2024. vol. 59, no. 11 DOI: 10.1029/2024RS007984.
  9. Чернева Н. В., Водинчар Г. М., Сивоконь В. П. и др.Корреляционный анализ потоков свистящих атмосфериков и грозовых разрядов // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки, 2013. Т. 7, №2, С. 59–67 DOI: 10.18454/2079-6641-2013-7-2-59-67.
  10. Сивоконь В. П., Богданов В. В., Дружин Г. И. и др.Модуляция вистлеров // Геомагнетизм и аэрономия, 2014. Т. 54, №6, С. 851–851 DOI: 10.7868/S0016794014060182.
  11. Малыш Е. А. Алгоритм для автоматического распознавания свистящих атмосфериков в режиме реального времени // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки, 2015. №2(11), С. 82-87 DOI: 10.18454/2079-6641-2015-11-2-82-87.
  12. Малкин Е. И., Казаков Е. А., Санников Д. В и др. Статистическая связь между вистлерами и спрайтами по данным AWDANET и WWLLN// Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки, 2022. Т. 41, №4, С. 178-190 DOI: 10.26117/2079-6641-2022-41-4-178-190.
  13. Storey L. R. O. An investigation of whistling atmospherics // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 1953. vol. 246, no. 908, pp. 113-141.
  14. Гершман Б. Н., Коробков Ю.С.К теории распространения свистящих атмосфериков // Известия вузов. Серия Радиофизика, 1958. Т. 1, №2, С. 51-58.
  15. Гершман Б. Н., Угаров В. А.Распространение и генерация низкочастотных электромагнитных волн в верхней атмосфере //Успехи физических наук, 1960. Т. 72, №2, С. 235-271.
  16. Шагимуратов И. И. Вариации электронной концентрации в плазмосфере по данным свистящих атмосфериков, специальность 01.04.12. М., 1985. 189 с.
  17. Марченко Л. С. Паровик Р.И. Моделирование искусственных вистлеров в среде PyСharm // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН, 2024. Т. 26, №5, С. 53-63 DOI: 10.35330/1991-6639-2024-26-5-53-63.
  18. Van Horn, B. M. II, Nguyen Q. Hands-On Application Development with PyCharm: Build Applications like a Pro with the Ultimate Python Development Tool. Birmingham, UK: Packt Publishing Ltd., 2023.
  19. Talab A. M. A. et al. Detection crack in image using Otsu method and multiple filtering in image processing techniques // Optik, 2016. vol. 127, no. 3, pp. 1030-1033.
  20. Mathur N., Mathur S., Mathur D.A novel approach to improve sobel edge detector // Procedia Computer Science, 2016. vol. 93, pp. 431-438.
  21. Yan X., Li Y.A method of lane edge detection based on Canny algorithm // IEEE, 2017. 2120-2124 pp.

Информация об авторе

Марченко Людмила Сергеевна – ведущий специалист учёного секретариат института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, аспирант, Научно-исследовательский геотехнологический центр ДВО РАН, г. Петропавловск-Камчатский, Россия, ORCID 0000-0003-3634-2443.

Читать статьюСкачать статью