中国科学院团队开发AI新方法，精准预测电离层闪烁提升卫星通信质量

中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室的罗冰显团队，近期提出了一种基于动态时空分解框架的电离层闪烁预测新方法。电离层闪烁是一种由电离层不规则体导致的无线电信号波动现象，会影响卫星通信质量及导航系统的精度与稳定性。建立准确的电离层闪烁预测模型，对于保障地空无线电系统可靠运行至关重要。然而，由于电离层闪烁的复杂性和不可预测性，一直被视为空间天气预报中的一个难点。 为了应对这一挑战，罗冰显团队开发了一种新的预测模型ISNet。他们首先设计了一种灵活的数据重构策略，能够将时空分布不规则的闪烁观测数据转化为结构化数据，从而使模型能够更有效地处理这些数据。ISNet采用了创新的分解机制，将电离层闪烁幅度S4指数分解为背景场和扰动场进行建模。此外，模型还引入了动态图生成器，用于构建观测数据之间的动态关系网络，并通过一个编码器聚合先验信息。为了更好地模拟闪烁与太阳辐射、地磁扰动等外部因素的影响，ISNet还加入了一个延迟感知模块，用于建模这些外部因素对电离层闪烁的时延效应。 通过一系列严格的评估和实验，包括对比实验、消融实验以及可解释性分析，研究人员证明了ISNet的有效性和准确性。结果显示，该模型能够在低纬度地区提前1小时准确预报电离层闪烁指数的分布。这一突破性的成果不仅提升了电离层闪烁预测的水平，也为其他复杂动态系统的空间天气建模提供了宝贵的参考。 ISNet的灵活性和外部变量的可扩展性，使其具备广泛的应用前景。该方法可以为卫星通信、导航系统等领域的任务规划和可靠性提升提供重要支持。未来，罗冰显团队将进一步优化模型，拓展其应用范围，以应对更复杂的电离层现象和其他空间天气事件。 研究得到了中国科学院战略性先导科技专项的支持，相关成果已发表在国际SCI期刊《Space Weather》上。论文的第一作者是空间中心的硕士生高志旭，通讯作者为陈艳红研究员。审稿人对该研究给予了高度评价，认为“论文结构严谨，方法具有科学性，研究结果对电离层研究和空间天气应用有重要贡献。” 太阳活动与空间天气全国重点实验室是中国科学院下属的科研机构，专注于太阳活动及其对地球空间天气影响的研究。该实验室在电离层闪烁及其他空间天气事件的研究领域取得了多项重要的科研成果，为保障卫星通信和导航系统的稳定运行做出了积极贡献。