názov práce: Identifikácia zrkadlových odrazov v svetelných krivkách kozmického odpadu pomocou metód strojového učenia
vedúci: Mgr. Daniel Kyselica
konzultant: Mgr. Jiří Šilha, PhD.
stredisko: Katedra aplikovanej informatiky
anotácia: Masívne horné raketové stupne a nefunčné satelity, ktoré sú súčasťou populácie
kozmického odpadu, sa skúmajú nakoľko sú potenciálnymi cielmi budúcich
misiií na odstránenie odpadu z obežnej dráhy okolo Zeme. Známe rotačné
vlastnosti a ich zmena s časom sú kľúčové pre plánovanie a dizajnovanie
takýchto misií. Frekvencia rotácie ako aj smer osi rotácie sa dajú získať
rôznymi metódami z pozorovaní z povrchu. Pre túto prácu relevantný typ
dát sú fotometrické série, tzv. svetelné krivky, kedy sa meria zmena jasnosti
objektu s časom. Svetelné krivky obsahujú veľké množstvo informácií o objekte
vrátane jeho rotačných vlastností, povrchových vlastností a tvaru. Všeobecne sa
očakávajú dva typy opdrazov slnečného žiarenia od povrchu objektov odpadu,
difúzne a zrkadlové, v niektorých prípadoch aj ich kombinácia. V prípade
difúzneho odrazu detekujeme vo svetelných krivkách jemný nárast a pokles
signálu, kde vo väčšine prípadov takýto signal očakávame pri raketových
stupňoch. Pri zrkadlovom odraze, často viditeľnom pri družiciach, sa v svetelnej
krivke prejaví signál, alebo niekoľko signálov, ktoré trvajú relatívne krátko
a májú ostré maximum, ktoré možno popísať pomocou napr. Lorentzovej
funkcie. Vďaka času a konkrétnej geometrie medzi pozorovateľom-objektomslnkom, kedy sa takéto maximum prejaví, možno vypočítať pre daný silne
odrazivý povrch jeho normálu. Takýmto spôsom je možne identifikovať os
rotácie objektu v danom momente pozorovania. Okrem toho, už samotná
prítomnosť zrkadlových odrazov pomáha charakterizovať vlastnosti povrchu
objektu, čo je nevyhnutné pre neznáme objekty v prípade výskumu.
Hlavný cieľ práce kandidáta/-tky bude otestovať rôzne typy metód strojového
učenia na testovacích svetelných krivkách odpadu obsahujúcich zrkadlové
odrazy v signále. Úloha bude identifikovať prítomnosť takéhoto signálu.
Na trénovanie a validáciu možno využiť tri typy dát, vlastné syntetické dáta,
verejný katalóg fotometrických kriviek udržiavaný Oddelením Astronómie
a Astrofyziky KAFZM FMFI UK (www.sdlcd.space-debris.sk) a verejný
katalóg MMT (mmt9.ru/satellites/). Okrem toho, akonáhle sa identifikuje
prítomnosť zrkadlových odrazov v krivke odpadu, úlohou kandidáta bude tento
signál oddeliť od pôvodnej krivky, pričom vzniknuté dva signály, difúzny
a zrkadlový, sa môžu ďalej použiť na analýzu rotácie a charakterizáciu povrchu.
cieľ: Prehľad metód strojového učenia aplikovateľných na daný problem.
Aplikácia vybraných metód na identifikáciu prítomnosti zrkadlových odrazov
vo fotometrických krivkách kozmického odpadu. Tvorba syntetických
trénovacích svetelných kriviek s použitím Gaussovej a Lorentzovej funckie.
Využitie reálnych pozorovaní na dotrénovanie a validovanie siete. Dekovolúcia
zrkadlového a difúzneho signálu prítomného vo svetelných krivkách
kozmického odpadu.