Neural Networks for Searching for Meteoral Signals in the Data of the Orbital Telescope “UV Atmosphere”

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Since 2019, the Russian–Italian experiment “UV Atmosphere” (Mini-EUSO) has been operational on the International Space Station. The primary instrument of this experiment is a wide-angle telescope positioned toward nadir. Its main objective is to generate an ultraviolet map of the Earth’s nocturnal atmosphere radiation. This map serves as a crucial element in the preparation of a large-scale experiment involving the study of extremely high-energy cosmic rays using an orbiting telescope. Similar to the preceding TUS experiment, the “UV Atmosphere” instrument detects signals from various atmospheric processes in the ultraviolet range, including the luminosity of meteors. In this paper, we describe two simple neural networks that effectively extract meteor signals from the overall data stream. The proposed approach can also be applied to identify track-like signals of various origins in the data obtained from fluorescent and Cherenkov telescopes.

About the authors

M. Zotov

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Moscow State University

Email: zotov@eas.sinp.msu.ru
Moscow, Russia

D. Sokolinskii

Moscow State University

Email: zotov@eas.sinp.msu.ru
Moscow, Russia

A. Arifullin

Moscow State University

Author for correspondence.
Email: zotov@eas.sinp.msu.ru
Moscow, Russia

References

  1. J. H. Adams, S. Ahmad, J.-N. Albert, D. Allard, et al., Exp. Astron. 40(1), 3 (2015).
  2. M. E. Bertaina and JEM-EUSO Collaboration, in 37th International Cosmic Ray Conference, held 12–23 July 2021, Berlin, Germany, PoS(ICRC2021) 395, id. 406 (2022).
  3. P. A. Klimov, M. I. Panasyuk, B. A. Khrenov, G. K. Garipov, et al., Space Sci. Rev. 212, 1687 (2017).
  4. B. A. Khrenov, P. A. Klimov, M. I. Panasyuk, S. A. Sha-rakin, et al., J. Cosmology and Astroparticle Phys. 9, id. 006 (2017).
  5. J. H. Adams, S. Ahmad, J.-N. Albert, D. Allard, et al., Exp. Astron. 40, 253 (2015).
  6. G. Abdellaoui, S. Abe, A. Acheli, J. Adams, et al., Planet. Space Sci. 143, 245 (2017).
  7. O. I. Ruiz-Hernandez, S. Sharakin, P. Klimov, O. M. Mar-tínez-Bravo, Planet. Space Sci. 218, id. 105507 (2022).
  8. S. Bacholle, P. Barrillon, M. Battisti, A. Belov, et al., Astrophys. J. Suppl. 253, id. 36 (2021).
  9. M. Casolino, J. Adams Jr., A. Anzalone, E. Arnone, et al., in 37th International Cosmic Ray Conference, held 12–23 July 2021, Berlin, Germany, PoS(ICRC2021) 395, id. 354 (2022).
  10. M. Casolino, D. Barghini, M. Battisti, C. Blaksley, et al., Remote Sensing Environment 284, id. 113336 (2023).
  11. P. Klimov, M. Battisti, A. Belov, M. Bertaina, et al., Universe 8, 88 (2022).
  12. A. V. Olinto, J. Krizmanic, J. H. Adams, R. Aloisio, et al. J. Cosmology and Astroparticle Phys. 2021(06), id. 007 (2021), arXiv:2012.07945 [astro-ph.IM].
  13. D. Barghini, M. Battisti, A. Belov, M. E. Bertaina, et al., in: 14th Europlanet Science Congress 2020, held virtually, 21 September 2020–9 October, 2020, online at https://www.epsc2020.eu/, id. EPSC2020-800 (2020).
  14. D. Barghini, M. Battisti, A. Belov, M. E. Bertaina, et al., in: 14th Europlanet Science Congress 2020, held virtually, 21 September 2020–9 October, 2020, online at https://www.epsc2020.eu/, id. EPSC2021–243 (2020).
  15. Y. Le Cun, L. Bottou, Y. Bengio, and P. Haffner, Proc. of the IEEE 86, 2278 (1998).
  16. D. Cireşan, U. Meier, and J. Schmidhuber, Computer Vision and Pattern Recognition 2012, 3642 (2012), arXiv:1202.2745 [cs.CV].
  17. D. Baron, arXiv:1904.07248 [astro-ph.IM] (2019).
  18. C. J. Fluke and C. Jacobs, WIREs Data Mining and Knowledge Discovery 10(2), id. e1349 (2019).https://doi.org/10.1002widm.1349
  19. S. G. Djorgovski, A. A. Mahabal, M. J. Graham, K. Polsterer, and A. Krone-Martins, arXiv:2212.01493 [astro-ph.IM] (2022).
  20. D. Fraser, Z. Khan, and D. Levy, in: Artificial Neural Networks, edited by I. Aleksander and J. Taylor (North-Holland, Amsterdam, 1992), p. 1155.
  21. V. Ş. Roman and C. Buiu, in: Proc. of the International Meteor Conference, held 18–21 September 2014, Giron, France, edited by J. L. Rault and P. Roggemans, Intern. Meteor Organization, p. 122 (2014).
  22. E. Silai, D. Vida, K. Nyarko, in: Proc. International Meteor Conference, Mistelbach, held 27–30 August 2015, Mistelbach, Austria, edited by J.-L. Rault and P. Roggemans, Intern. Meteor Organization, p. 24 (2015).
  23. P. S. Gural, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 489, 5109 (2019).
  24. D. Cecil and M. Campbell-Brown, Planet. Space Sci. 186 id. 104920 (2020).
  25. R. Sennlaub, M. Hofmann, M. Hankey, M. Ennes, T. Mül-ler, P. Kroll, and P. Mäder, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 516, 811 (2022).
  26. M. Y. Zotov and D. B. Sokolinskiy, Moscow University Phys. Bull. 75, 657 (2020).
  27. M. Zotov, Universe 7, 1 (2021), https://www.mdpi.com/2218-1997/7/7/221.
  28. I. Goodfellow, Y. Bengio, and A. Courville, Deep Learning (MIT Press, 2016).
  29. C. Рашка, B. Мирджалили, Python и машинное обучение (Packt Publishing, Диалек-тика, 2019).
  30. D. E. Rumelhart, G. E. Hinton, and R. J. Williams, Nature 323, 533 (1986).
  31. G. V. Cybenko, Mathematics of Control, Signals and Systems 2, 303 (1989).
  32. O. Ronneberger, P. Fischer, and T. Brox, arXiv:1505.04597 [cs.CV] (2015).
  33. G. Pasquali, G. C. Iannelli, and F. Dell’acqua, Remote Sensing 11, 2803 (2019).
  34. V. Scotti and G. Osteria, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 958, id. 162164 (2020).
  35. M. Abadi, A. Agarwal, P. Barham, E. Brevdo, et al., TensorFlow: Large-scale machine learning on heterogeneous systems (2015), https://www.tensorflow.org/ .
  36. F. Pedregosa, G. Varoquaux, A. Gramfort, V. Michel, et al., J. Machine Learn. Res. 12, 2825 (2011).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (221KB)
3.

Download (299KB)
4.

Download (806KB)
5.

Download (89KB)
6.

Download (76KB)

Copyright (c) 2023 М. Зотов, Д. Соколинский, А. Арифуллин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».