ГЦ РАН, ул. Молодежная, д. 3, г. Москва, 119296. Тел.: +7 495 930-05-46; факс: +7 495 930-05-06

ФЦП

В соответствии с соглашением № 14.607.21.0058 между Министерством образования и науки РФ и ФГБУН Геофизический центр Российской академии науки (ГЦ РАН) с 22 сентября 2014 г. ведутся прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Разработка инновационной технологии и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для мониторинга экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных» в рамках мероприятия 1.3 «Проведение прикладных научных исследований и разработок, направленных на создание продукции и технологий» федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».

Сайт ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы»
  • Разработка новых методов сбора, обработки, систематизации и интеллектуального анализа геомагнитных данных, регистрируемых наземными и космическими средствами, для мониторинга геомагнитной обстановки;
  • Разработка новых научно-технических принципов эффективного функционирования интеллектуальных систем и математических методов системного анализа больших объемов спутниковых и наземных данных наблюдений магнитного поля Земли;
  • Создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для сбора, обработки, накопления, распространения и анализа геомагнитной информации, в том числе стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.

п/п
НаименованиеЕдиница измеренияЗначение
Запланировано достигнуть за все время выполнения работФактически достигнуто за все время выполнения работЗа 2015
Индикаторы
1Число публикаций по результатам исследований и разработок в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (Web of Science), не менее единиц 6 3 2
2Число патентных заявок, поданных по результатам исследований и разработок, не менее единиц 4 2 2
3Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей-участников проекта, не менее процентов 58,3 66,67 66,67
Показатели
1Средний возраст исследователей-участников проекта, не более лет 43 40,54 40,54
2 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация-исполнитель проекта, не менее единиц 3 14 5
3 Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам исследований и разработок единиц 1 2 2
Наименование этаповСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапахОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Выбор направления исследований 1.Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ;
2. Патентные исследования
3. Выбор и обоснование направления исследований;
4. Сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований;
5. Разработка вариантов возможных решений поставленной задачи, выбор и обоснование оптимального варианта решения задачи;
6. Анализ источников и технологий получения информации о фоновых условиях и об экстремальных природных явлениях, касающихся геомагнитной обстановки, форматов представления данных, периодичности их получения и объемов, алгоритмов и форм их представления пользователям;
7. Обзор комплекса моделей и методов расчета характеристик геомагнитного поля, применяемых для решения различных технологических задач;
8. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ;
9. Закупка и (или) аренда необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования;
10. Организация рабочих мест исследователей и разработчиков;
11. Разработка бизнес-плана (БП), включающего сквозной сетевой график выполнения проекта в целом;
12. Закупка программного обеспечения, необходимого для выполнения ПНИ;
13. Разработка веб сайта хода выполнения ПНИ;
14. Разработка технических принципов и протокола канала связи между измерительным прибором (магнитометр) и системой сбора данных измерений.
Промежуточный отчет о ПНИ. Отчет о патентных исследованиях. Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период. Бизнес-план. 22.09.2014 – 31.12.14

1. Цель прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

Выполнение проекта направлено на совершенствование научно-технического комплекса РФ, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера. Основной целью научных исследований и технологических разработок на этапе №1 является разработка методических и технических решений для реализации новых методов и технологий сбора, обработки и систематизации наземных и спутниковых данных, для мониторинга геомагнитной обстановки с целью предупреждения и уменьшения негативных последствий от экстремальных явлений, связанных с изменением магнитного поля Земли (МПЗ).

2. Основные результаты проекта

В рамках первого этапа работ был проведен аналитический обзор научно-технической, нормативной, методической литературы. Было показано, что трудности решения задач автоматизированной математической обработки и анализа данных измерений геомагнитного поля связаны с их сложной внутренней структурой и сделаны выводы о целесообразности применения аппарата дискретного математического анализа, для организации БД – СУБД MySQL. Для научных исследований и международного обмена система измерений и данные должны соответствовать требованиям IAGA и/или INTERMAGNET. Для использования данных в рамках государственных программ необходимо также удовлетворять требованиям ГОСТ и Росгидромета. Обоснована актуальность разработки методов мониторинга применительно к поступающим данным, в частности, для решения целого ряда важнейших технологических задач. Обоснована необходимость разработки методических рекомендаций для поддержки и развития сети российских геомагнитных обсерваторий стандарта INTERMAGNET и ее согласованность с общемировыми тенденциями. Показано, что выбор исследований направлен на совершенствование научно-технического комплекса России, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера. Была произведена сравнительная оценка различных путей решения проблем предупреждения и уменьшения негативных последствий от экстремальных явлений, связанных с изменением магнитного поля Земли. Были выделены недостатки имеющихся систем наблюдений и анализа магнитного поля Земли. Показано, что выбранное направление исследований представляется более эффективным по сравнению с другими путями решения поставленной задачи.

В РФ сеть наблюдений магнитного поля развита слабо, а также отсутствует система мониторинга и оценки геомагнитной обстановки на базе российских данных, что свидетельствует о необходимости создания в РФ экспериментального образца аппаратно-программного комплекса мониторинга и детектирования экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных. Результаты проведенных работ говорят о своевременности проведения работ в рамках настоящего ПНИ за счет появившейся возможности координированного анализа спутниковых и наземных измерений магнитного поля Земли беспрецедентной точности. За счет внедрения новейших математических методов интеллектуального анализа данных разрабатываемый аппаратно-программный комплекс по своим характеристикам будет превышать мировой уровень и не имеет аналогов, что подтверждается проведенными патентными исследованиями.

3. Назначение и область применения результатов проекта

Результаты могут использоваться в научно-исследовательских институтах РФ, в отраслевых учреждениях для проведения научных и прикладных исследований; в университетах и других высших учебных заведениях для выполнения исследований и в учебном процессе. Проведенные обзоры могут быть использованы при создании и проведении ПНИ и ОКР, направленных на изучение влияния геофизических полей на безопасность технологических процессов и жизнедеятельности человека, снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

4. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение разработанных методических и технологических решений позволит повысить эффективность оценки состояния геомагнитного поля на различных временных и пространственных масштабах, включая фоновые состояния и аномалии природного и техногенного характера. Созданный на этапе № 1 научно-методический задел может быть использован при создании и организации стабильного функционирования систем измерений геомагнитного поля, удовлетворяющих современным мировым стандартам для обеспечения эффективной работы высокотехнологичных предприятий на территории РФ.

5. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Подготовленное техническое описание «Разработка технических принципов и протокола канала связи между измерительным прибором (магнитометр) и системой сбора данных измерений» будет входить в состав комплекта рабочей конструкторской документации, в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство разрабатываемого экспериментального образца АПК. Коммерциализация результатов проекта может быть осуществлена путем практического использования полученных объектов РИД.

Результаты, полученные в ходе выполнения 1 этапа, полностью соответствуют техническим требованиям техническому заданию на выполнение ПНИ и плану-графику исполнения обязательств.

Работы по проекту продолжаются на 2 этапе.

Скачать отчет о ПНИ за 1 этап (защищено паролем) За паролем обращаться в сектор инновационных проектов ГЦ РАН.
Наименование этаповСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапахОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Теоретические исследования (1 очередь) 1. Разработка системы классификации и кодирования данных об экстремальных геомагнитных явлениях;
2. Разработка методики сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях;
3. Разработка методов интерполяции и аппроксимации распределения магнитного поля Земли по территории РФ с учетом развития систем мониторинга и оценки геомагнитной обстановки на территории РФ;
4. Разработка методов системного анализа, основанных на подходах искусственного интеллекта, для обработки больших объемов спутниковых и наземных данных наблюдений магнитного поля Земли;
5. Усовершенствование методов
автоматизированного корректного выделения в спутниковых измерениях сигнала внутреннего магнитного поля Земли и регулярных и спорадических вариаций поля, обусловленных внешними (магнитосферным и ионосферными) источниками, с использованием данных наземных обсерваторий;
6. Создание новых индикаторов геомагнитной активности, «космической погоды» и экстремальных событий;
Промежуточный отчет о ПНИ.
Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.
Методика сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях
01.01.15 – 30.06.15
7. Закупка или аренда необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования;
8. Поддержка и развитие веб сайта хода выполнения ПНИ;
9. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и окончательных результатов ПНИ;
10. Разработка технологических решений для обеспечения аппаратной и программной совместимости скалярного магнитометра на эффекте Оверхаузера российского производства Индустриального партнера ООО «НПЦ КМ» с применяемыми штатными системами сбора данных измерений стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.
Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период.01.01.15 – 30.06.15

1. Цель проекта

Выполнение проекта направлено на разработку новых методов сбора, обработки, систематизации и интеллектуального анализа геомагнитных данных, регистрируемых наземными и космическими средствами; разработку новых научно-технических принципов эффективного функционирования интеллектуальных систем и математических методов системного анализа больших объемов данных наблюдений магнитного поля Земли и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса для сбора, обработки, накопления, распространения и анализа геомагнитной информации.

2. Основные результаты проекта

Показано, что выбор исследований направлен на совершенствование научно-технического комплекса России, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера. Результаты проведенных работ говорят о своевременности работ в рамках настоящего ПНИ за счет появившейся возможности координированного анализа спутниковых и наземных измерений магнитного поля Земли беспрецедентной точности. За счет внедрения новейших математических методов интеллектуального анализа данных разрабатываемый аппаратно-программный комплекс по своим характеристикам будет превышать мировой уровень и не имеет аналогов, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Была произведена сравнительная оценка различных путей решения проблем предупреждения и уменьшения негативных последствий от экстремальных явлений, связанных с изменением МПЗ.

На теоретическом этапе ПНИ была разработана система классификации данных об экстремальных геомагнитных явлениях исходя из физически обоснованного подхода к выделению таких явлений. Создана Методика сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях, в которой учтен опыт зарубежных сетей геомагнитных наблюдений, а также предложено несколько новых функций. Предложен новый теоретический подход к интерполяции геомагнитных данных, основанный на принципах геостатистики и моделирования непрерывных параметров случайного поля. Создан алгоритм интерполяции солнечно-суточной вариации полной напряженности поля на территории РФ по данным обсерваторских наблюдений в режиме квазиреального времени, основанный на методе триангуляции. Разработана эффективная методика координатного обеспечения геофизических наблюдений с применением современных геодезических технологий. Расширены теоретические основы дискретного математического анализа для решения задач автоматизированной обработки больших объемов спутниковых и наземных данных наблюдений магнитного поля Земли (МПЗ). Разработаны новые методы для оперативного и корректного выделения в спутниковых измерениях вкладов внутреннего и внешнего МПЗ. Для автоматизированной оценки уровня геомагнитной активности в заданном регионе или глобально по комплексу обсерваторий разработан индикатор на базе меры аномальности геомагнитной записи, измеряемой в единой шкале. Продемонстрирована работа применительно к данным российских обсерваторий в периоды повышенной и пониженной геомагнитной активности.

3. Назначение и область применения результатов проекта

Результаты рассчитаны на широкий круг исследователей в области геомагнетизма и могут использоваться в научно-исследовательских институтах РФ, в отраслевых учреждениях и нефтесервисных компаниях для проведения научных и прикладных исследований и в высших учебных заведениях для выполнения исследований и в учебном процессе. Проведенные обзоры могут быть использованы при создании и проведении ПНИ и ОКР, направленных на изучение влияния геофизических полей на безопасность технологических процессов и жизнедеятельности человека, снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

4. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение разработанных решений позволит повысить эффективность оценки состояния геомагнитного поля на различных временных и пространственных масштабах, включая фоновые состояния и аномалии природного и техногенного характера. Созданный на этапах №№ 1 и 2 научно-методический задел может быть использован при организации стабильного функционирования систем оперативного сбора, обработки и систематизации геомагнитных измерений, удовлетворяющих и превосходящих современные мировые стандарты, для обеспечения эффективной работы высокотехнологичных предприятий на территории РФ.

5. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Разработанные технические принципы и протокол канала связи между скалярным магнитометром отечественного производства и штатной системой сбора данных стандарта ИНТЕРМАГНЕТ, а также решения для обеспечения их аппаратной и программной совместимости будут входить в состав комплекта рабочей конструкторской документации, в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство разрабатываемого экспериментального образца АПК. Коммерциализация результатов проекта может быть осуществлена путем практического использования полученных объектов РИД.

Результаты, полученные в ходе выполнения 2 этапа, полностью соответствуют техническим требованиям техническому заданию на выполнение ПНИ и плану-графику исполнения обязательств.

Работы по проекту продолжаются на 3 этапе.

Скачать отчет о ПНИ за 2 этап (защищено паролем) За паролем обращаться в сектор инновационных проектов ГЦ РАН.
Наименование этаповСодержание выполняемых работ и мероприятийПеречень документов, разрабатываемых на этапахОтчетный период по этапу (начало - окончание)
12345
1Теоретические исследования (2 очередь) 1. Аналитический обзор геомагнитных эффектов экстремальных природных и техногенных процессов;
2. Анализ геомагнитных эффектов, обусловленных крупномасштабной атмосферной динамикой, включая вихревые движения, внутренние гравитационные и планетарные волны;
3. Разработка математической модели распределения наземных вариаций внешнего геомагнитного поля;
4. Разработка системы непрерывного сбора одноминутных значений геомагнитного поля, поступающих из точек расположения обсерваторий, в квазиреальном времени с функциями выделения аномалий естественной и техногенной природы, автоматизированной очистки данных от помех и их верификации.
5. Разработка концепции аппаратно-программного комплекса мониторинга экстремальных электромагнитных природных явлений;
6. Разработка программно-технических решений для создания экспериментального образца аппаратно-программного комплекса мониторинга и детектирования экстремальных геомагнитных явлений с использованием наземных и спутниковых данных, реализующих математические методы интеллектуального анализа данных и моделей;
7. Разработка базы данных для хранения спутниковых магнитных измерений, координированной с окончательными данными российских наземных обсерваторий, для анализа состояния геомагнитного поля;
8. Разработка комплекта эскизной технической документации на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса непрерывного мониторинга экстремальных геомагнитных природных явлений;
9. Разработка видео-стенда, позволяющего одновременно отображать все поступающие данные в виде магнитограмм для визуализации геомагнитных данных в режиме квазиреального времени;
10. Разработка программы и методики экспериментальных исследований.
Промежуточный отчет о ПНИ.
Техническая документация в соответствии с требованиями ТЗ.
Программа и методика экспериментальных исследований.
Отчетная документация в соответствии с нормативными актами Минобрнауки России.
База данных для хранения спутниковых магнитных измерений, координированной с окончательными данными российских наземных обсерваторий, для анализа состояния геомагнитного поля
Комплект эскизной технической документации на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса непрерывного мониторинга экстремальных геомагнитных природных явлений
01.07.15 – 31.12.15
11. Закупка или аренда необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования;
12. Организация рабочих мест исследователей и разработчиков;
13. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных и окончательных результатов ПНИ (конференции, семинары, симпозиумы, выставки и т.п., в том числе, международные);
14. Закупка программного обеспечения, необходимого для выполнения ПНИ;
15. Поддержка и развитие веб сайта хода выполнения ПНИ;
16. Разработка технологических решений для создания векторного магнитометра для измерения модуля поля, вертикальной и горизонтальных компонент вектора геомагнитного поля с использованием скалярного магнитометра на эффекте Оверхаузера производства ООО «НПЦ КМ».
Отчет о затратах внебюджетных средств, фактически произведенных за отчетный период.01.07.15 – 31.12.15

1. Цель проекта

Выполнение проекта направлено на разработку новых методов сбора, обработки, систематизации и интеллектуального анализа геомагнитных данных, регистрируемых наземными и космическими средствами; разработку новых научно-технических принципов эффективного функционирования интеллектуальных систем и математических методов системного анализа больших объемов данных наблюдений магнитного поля Земли и создание экспериментального образца аппаратно-программного комплекса (ЭО АПК) для сбора, обработки, накопления, распространения и анализа геомагнитной информации.

2. Основные результаты проекта

Показано, что выбор исследований направлен на совершенствование научно-технического комплекса России, развитие отечественных технологий до уровня, превышающего мировой, и стимулирование инноваций в области геоэкологии, мониторинга и предупреждения опасных геофизических процессов природного и техногенного характера.

На теоретическом этапе ПНИ была разработана система классификации данных об экстремальных геомагнитных явлениях и создана Методика сбора и систематизации исходной информации для формирования базы данных об экстремальных геомагнитных природных явлениях. Предложен новый теоретический подход к интерполяции геомагнитных данных, основанный на принципах геостатистики и моделирования непрерывных параметров случайного поля. Создан алгоритм интерполяции часовых вариаций полной напряженности магнитного поля на территории РФ по данным обсерваторских наблюдений в режиме квазиреального времени. Разработаны методы системного анализа, основанные на подходах искусственного интеллекта, для обработки больших объемов спутниковых и наземных данных геомагнитных наблюдений. На базе них построен новый индикатор геомагнитной активности, позволяющий в единой шкале оценивать геомагнитную обстановку по земному шару в режиме реального времени. На базе квантильных характеристик разработана новая мера экстремальности геомагнитной обстановки по спутниковым измерениям. Создан новый метод оперативного выделения сигнала ГМПЗ в спутниковых данных на базе поляризационного анализа. Проведен аналитический обзор геомагнитных эффектов экстремальных процессов, в частности, обусловленных крупномасштабной атмосферной динамикой. Предложена математическая модель распределения наземных вариаций внешнего геомагнитного поля. Создана концепция АПК мониторинга экстремальных электромагнитных природных явлений. Разработаны функциональная схема и программнотехнические решения для создания ЭО АПК, а также БД для хранения геомагнитных измерений. Разработаны система непрерывного сбора обсерваторских наблюдений с функциями выделения аномалий и верификации данных, а также видеостенд для одновременного отображения всех поступающих магнитограмм в режиме квази-реального времени. Разработан комплект эскизной технической документации на ЭО АПК и созданы программа и методика экспериментальных исследований.

Результаты проведенных работ говорят о своевременности работ в рамках настоящего ПНИ за счет появившейся возможности координированного анализа спутниковых и наземных измерений магнитного поля Земли. За счет внедрения новейших математических методов интеллектуального анализа данных разрабатываемый ЭО АПК по своим характеристикам не имеет аналогов и будет превышать мировой уровень, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Выполненные работы полностью соответствуют требованиям Технического задания и Плану-графику исполнения обязательств.

3. Назначение и область применения результатов проекта

Результаты рассчитаны на широкий круг исследователей в области геомагнетизма и могут использоваться в научно-исследовательских институтах РФ, в отраслевых учреждениях и нефтесервисных компаниях для проведения научных и прикладных исследований и в высших учебных заведениях для выполнения исследований и в учебном процессе. Проведенные обзоры могут быть использованы при создании и проведении ПНИ и ОКР, направленных на изучение влияния геофизических полей на безопасность технологических процессов и жизнедеятельности человека, снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

4. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение разработанных решений позволит повысить эффективность оценки состояния геомагнитного поля на различных временных и пространственных масштабах, включая фоновые состояния и аномалии природного и техногенного характера. Созданный на этапах №№ 1-3 научно-методический задел может быть использован при организации стабильного функционирования систем оперативного сбора, обработки и систематизации геомагнитных измерений, удовлетворяющих и превосходящих современные мировые стандарты, для обеспечения эффективной работы высокотехнологичных предприятий на территории РФ.

5. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Разработанные технические принципы и протокол канала связи между скалярным магнитометром отечественного производства и штатной системой сбора данных стандарта ИНТЕРМАГНЕТ, решения для обеспечения их аппаратной и программной совместимости, а также технология для создания векторного магнитометра будут входить в состав комплекта рабочей конструкторской документации, в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство разрабатываемого ЭО АПК. Коммерциализация результатов также может быть осуществлена путем практического использования полученных объектов РИД.

Результаты, полученные в ходе выполнения 3 этапа, полностью соответствуют техническим требованиям техническому заданию на выполнение ПНИ и плану-графику исполнения обязательств.

Скачать отчет о ПНИ за 3 этап (защищено паролем) За паролем обращаться в сектор инновационных проектов ГЦ РАН.
Новости
9 июня 2016 г. обсерватория "Санкт-Петербург" была официально включена в международную сеть геомагнитных наблюдений высшего международного стандарта ИНТЕРМАГНЕТ.

29 апреля 2016 г. геомагнитная обсерватория «Санкт-Петербург» (международный IAGA-код SPG) была официально включена в международную сеть INTERMAGNET. «Санкт-Петербург» стала десятой полномасштабной обсерваторией Российской Федерации, осуществляющей регистрацию данных о магнитном поле Земли высочайшего на сегодняшний день международного стандарта качества.

21 апреля 2016 г. на семинаре лаборатории 1.1, состоявшемся в Геофизическом центре РАН, был заслушан доклад младшего научного сотрудника Пантелеева Дмитрия Валерьевича на тему «Разработка пользовательского интерфейса для публикации геофизической информации о магнитном поле Земли, аккумулируемой в Мировом центре данных по солнечно-земной физике».

24 марта 2016 г. в Минобрнауки прошла встреча с Ингрид Верстратен – руководителем управления международных программ со странами Евразии и членами Арктического региона Геологической службы США. В ней принял участие заместитель директора по науке ГЦ РАН д.ф.-м.н., профессор РАН А.А. Соловьев.

Архив