RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Январь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Вейвлет-анализ пространственно-временной структуры физических полей

 а, б,  в, г, д,  а, е
а Институт механики сплошных сред УрО РАН, ул. акад. Королева 1, Пермь, 614013, Российская Федерация
б Пермский государственный национальный исследовательский университет, ул. Букирева 15, Пермь, 614990, Российская Федерация
в Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
г Московский центр фундаментальной и прикладной математики, Москва, Российская Федерация
д Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН), Калужское шоссе 4, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация
е Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский просп. 29, Пермь, 614990, Российская Федерация

Использование методов спектрального анализа, восходящих к методу Фурье, является общей идеей физики. Вейвлеты появились как естественное обобщение классического спектрального анализа на случай сложных нестационарных и пространственно-неоднородных систем, для которых сравнение с бесконечной синусоидой, составляющее основу метода Фурье, приходится заменять на сравнение с конечным волновым пакетом, который и называют вейвлетом. В предлагаемом обзоре авторы, основываясь в значительной степени на собственном опыте использования вейвлет-анализа в задачах астро- и геофизики, солнечно-земных связей, а также климатологии, медицинской физики и лабораторного гидродинамического эксперимента, попытались показать возможности и обсудить практические аспекты приложения аппарата вейвлетов к интерпретации сигналов и изображений различной физической природы.

Текст pdf (1,6 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2020.10.038859
Ключевые слова: вейвлеты, спектральный анализ, обработка сигналов и изображений, солнечная и звёздная активность, галактические магнитные поля, геофизика, медицинская физика
PACS: 47.27.er, 95.75.−z (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.10.038859
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/1/d/
000788597000004
2-s2.0-85128540479
2022PhyU...65...62F
Цитата: Фрик П Г, Соколов Д Д, Степанов Р А "Вейвлет-анализ пространственно-временной структуры физических полей" УФН 192 69–99 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 8 августа 2020, доработана: 20 октября 2020, 25 октября 2020

English citation: Frick P G, Sokoloff D D, Stepanov R A “Wavelets for the space-time structure analysis of physical fields” Phys. Usp. 65 62–89 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2020.10.038859

Список литературы (113) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (4) Похожие статьи (20)

  1. Яглом А M Корреляционная теория стационарных случайных функций с примерами из метеорологии (Л.: Гидрометеоиздат, 1981)
  2. Gabor D J. Inst. Electr. Eng. 93 429 (1945)
  3. Grossmann A, Morlet J SIAM J. Math. Anal. 15 723 (1984)
  4. Meyer Y Wavelets and Operators (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1992)
  5. Daubechies I Ten Lectures on Wavelets (Philadelphia, Pa.: Society for Industrial and Applied Mathematics, 1992)
  6. Holschneider M Wavelets: an Analysis Tool (New York: Oxford Univ. Press, 1995)
  7. Torresani B Continuous Wavelet Transform (Paris: Savoire, 1995)
  8. Mallat S A Wavelet Tour of Signal Processing: The Sparse Way 3rd ed. (Amsterdam: Elsevier. Academic Press, 2009)
  9. Farge M Annu. Rev. Fluid Mech. 24 395 (1992)
  10. Астафьева Н M УФН 166 1145 (1996); Astaf'eva N M Phys. Usp. 39 1085 (1996)
  11. Дремин И M, Иванов О В, Нечитайло В А УФН 171 465 (2001); Dremin I M, Ivanov O V, Nechitailo V A Phys. Usp. 44 447 (2001)
  12. Павлов А Н, Анищенко В С УФН 177 859 (2007); Pavlov A N, Anishchenko V S Phys. Usp. 50 819 (2007)
  13. Павлов А Н и др УФН 182 905 (2012); Pavlov A N Phys. Usp. 55 845 (2012)
  14. Frick P, Zimin V Wavelets, Fractals and Fourier Transform (Inst. of Math and its Appl. Conf. Ser. No. 43, Eds M Farge, J Hunt, J Vassilicos) (Oxford: Clarendon Press, 1993) p. 265
  15. Frick P Astron. Astrophys. 328 670 (1997)
  16. Frick P Mon. Not. R. Astron. Soc. 491 5572 (2020)
  17. Bruijn de N G Inequalities: Proc. of a Symp., Wright-Patterson Air Force Base (Ed. O Shisha) (New York: Academic Press, 1965) p. 57-71
  18. Фрик П Г Турбулентность: подходы и модели 2-е изд., испр. и доп. (М. - Ижевск: РХД, 2010)
  19. Тихонов А Н, Арсенин В Я Методы решения некорректных задач (М.: Наука, 1986)
  20. Патрикеев И А, Степанов Р А, Фрик П Г Вычислительные методы и программирование 6 35 (2005)
  21. Bloomfield P Fourier Analysis of Time Series: an Introduction (New York: Wiley, 1976)
  22. Nesme-Ribes E Comptes Rendus B Acad. Sci. Paris 321 525 (1995)
  23. Torrence C, Webster P J J. Climate 12 2679 (1999)
  24. Guedes M R G, Pereira E S, Cecatto J R Astron. Astophys. 573 A64 (2015)
  25. Chavez M, Cazelles B Sci. Rep. 9 7389 (2019)
  26. Soon W Earth-Sci. Rev. 134 1 (2014)
  27. Velasco Herrera V M New Astron. 56 86 (2017)
  28. Frick P Astophys. J. 483 426 (1997)
  29. Frick P, Grossmann A, Tchamitchian P J. Math. Phys. 39 4091 (1998)
  30. Soon W Mon. Not. R. Aston. Soc. 483 2748 (2019)
  31. Монин А С УФН 132 123 (1980); Monin A S Sov. Phys. Usp. 23 594 (1980)
  32. Витинский Ю И, Копецкий M, Куклин Г В Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца (М.: Наука, 1986)
  33. Soon W W-H, Yaskell S H The Maunder Minimum and the Variable Sun-Earth Connection (River Edge, NJ: World Scientific, 2003)
  34. Ogurtsov M G Solar Phys. 211 371 (2002)
  35. Sokoloff D Sun Geosphere 12 20 (2017)
  36. Zolotova N V, Ponyavin D I Astrophys. J. 800 42 (2015)
  37. Usoskin I G Astron. Astrophys. 581 A95 (2015)
  38. Hoyt D V, Schatten K H Solar Phys. 179 189 (1998)
  39. Vaquero J M Solar Phys. 291 3061 (2016)
  40. Svalgaard L, Schatten K H Solar Phys. 291 2653 (2016)
  41. Chatzistergos T Astron. Astrophys. 602 A69 (2017)
  42. Svalgaard L p. 2020, Personal communication; Svalgaard L Sun-Climate Symp. 2020, Tucson, AZ
  43. Pipin V V, Sokoloff D D, Usoskin I G Astron. Astrophys. 542 A26 (2012)
  44. Kitchatinov L L, Mordvinov A V, Nepomnyashchikh A A Astron. Astrophys. 615 A38 (2018)
  45. Bazilevskaya G Space Sci. Rev. 186 359 (2014)
  46. Рузмайкин А УФН 184 297 (2014); Ruzmaikin A Phys. Usp. 57 280 (2014)
  47. Соколов Д Д, Степанов Р А, Фрик П Г УФН 184 313 (2014); Sokoloff D D, Stepanov R A, Frick P G Phys. Usp. 57 292 (2014)
  48. Plunian F, Sarson G R, Stepanov R Mon. Not. R. Astron Soc. 400 L47 (2009)
  49. Pipin V V, Kosovichev A G Astrophys. J. 867 145 (2018)
  50. Сыч Р А Солнечно-земная физика 1 (2) 3 (2015)
  51. Sych R A, Nakariakov VM Solar Phys. 248 395 (2008)
  52. Sych R Astron. Astrophys. 539 23 (2012)
  53. Sych R Astron. Astrophys. 577 A43 (2015)
  54. Laclare F Astron. Astrophys. 125 200 (1983)
  55. Lanza A F Proc. Int. Astron. Union 5 (S264) 120 (2009)
  56. Гончарский А В и др Астрон. журн. 59 1146 (1982); Goncharskii A V Sov. Astron. 26 690 (1982)
  57. Miyake F, Usoskin I, Poluianov S (Eds) Extreme Solar Particle Storms (Bristol: IOP Publ., 2019)
  58. Frick P New Astron. 9 599 (2004)
  59. Baliunas S Mon. Not. R. Astron. Soc. 365 181 (2006)
  60. Baliunas S Solar Phys. 224 179 (2004)
  61. Sosnovtseva O V Phys. Rev. E 70 031915 (2004)
  62. Sosnovtseva O V Phys. Rev. Lett. 94 218103 (2005)
  63. Soon W, Frick P, Baliunas S Astrophys. J. 510 L135 (1999)
  64. Stepanov R Mon. Not. R. Astron. Soc. 495 3788 (2020)
  65. Кацова М М, Бондарь Н И, Лившиц М А Астрон. журн. 92 596 (2015); Katsova M M, Bondar N I, Livshits M A Astron. Rep. 59 726 (2015)
  66. Stefani F Astron. Nachr. 341 600 (2020)
  67. Baliunas S Geophys. Res. Lett. 24 1351 (1997)
  68. Panovska S, Finlay C C, Hirt A M Earth Planet. Sci. Lett. 379 88 (2013)
  69. Галягин Д К и др Докл. РАН 360 541 (1998); Galyagin D K Dokl. Earth Sci. 360 617 (1998)
  70. Соколов Д Д, Шибалова А С Физика Земли (5) 156 (2015); Sokoloff D D, Shibalova A S Izv. Phys. Solid Earth 51 764 (2015)
  71. Sokoloff D D, Shibalova A S Geomagn. Aeron. 58 888 (2018)
  72. Gruzdev A N, Bezverkhnii V A J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 187 53 (2019)
  73. Zhao X H, Feng X S J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 122 26 (2015)
  74. Бураков К С и др Изв. РАН. Физика Земли 34 83 (1998); Burakov K S Izv. Phys. Solid Earth 34 773 (1998)
  75. Klausner V J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 92 124 (2013)
  76. Klausner V J. Geophys. Res. Space Phys. 119 3077 (2014)
  77. Гинзбург В Л Распространение электромагнитных волн в плазме (М.: Физматгиз, 1960); Пер. на англ. яз., Ginzburg V L Propagation of Electromagnetic Waves in Plasma (New York: Gordon and Breach, 1961)
  78. Степанов Р А, Соколов Д Д УФН 189 1285 (2019); Stepanov R A, Sokoloff D D Phys. Usp. 62 1208 (2019)
  79. Frick P Mon. Not. R. Astron. Soc. 318 925 (2000)
  80. Frick P Mon. Not. R. Astron. Soc. 327 1145 (2001)
  81. Edwards A L Multiple Regression and the Analysis of Variance and Covariance (San Francisco, CA: W.H. Freeman, 1979)
  82. Tabatabaei F S Astron. Astrophys. 557 A129 (2013)
  83. Frick P Astron. Astrophys. 585 A21 (2016)
  84. Patrikeev I Astron. Astrophys. 458 441 (2006)
  85. Ossenkopf-Okada V, Stepanov R Astron. Astrophys. 621 A5 (2019)
  86. Kolesnichenko I Exp. Fluids 56 88 (2015)
  87. Khalilov R Phys. Rev. Fluid 3 043503 (2018)
  88. Vasiliev A Int. Commun. Heat Mass Transfer 108 104319 (2019)
  89. Noskov V Magnetohydrodynamics 55 149 (2019)
  90. Frick P Magnetohydrodynamics 51 267 (2015)
  91. Mikhailovich B, Shapiro A, Stepanov R Magnetohydrodynamics 52 125 (2016)
  92. Noskov V Phys. Rev. E 85 016303 (2012)
  93. Frick P Magnetohydrodynamics 38 143 (2002)
  94. Noskov V Phys. Fluids 21 045108 (2009)
  95. Frick P Phys. Rev. Lett. 105 184502 (2010)
  96. Ruzmaikin A A, Shukurov A M, Sokoloff D D Magnetic Fields of Galaxies (Astrophysics and Space Science Library, Vol. 133) (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1988); Рузмайкин А А, Соколов Д Д, Шукуров А M Магнитные поля галактик (М.: Наука, 1988)
  97. Brentjens M A, de Bruyn A G Astron. Astrophys. 441 1217 (2005)
  98. Burn B J Mon. Not. R. Astron. Soc. 133 67 (1966)
  99. Frick P Mon. Not. R. Astron. Soc. 401 L24 (2010)
  100. Frick P Mon. Not. R. Astron. Soc. 414 2540 (2011)
  101. Beck R Mon. Not. R. Astron. Soc. 543 A113 (2012)
  102. Sun X H Astron. J. 149 60 (2015)
  103. Beck R, Hoernes P Nature 379 47 (1996)
  104. Chupin A Astron. Nachr. 339 440 (2018)
  105. Sokoloff D Galaxies 6 (4) 121 (2018)
  106. Stepanov R Bioimpedance in Biomedical Applications and Research (Eds F Simini, P Bertemes-Filho) (Cham: Springer Intern. Publ., 2018) p. 257
  107. Podtaev S, Morozov M, Frick P Cardiovascular Eng. 8 185 (2008)
  108. Танканаг А В, Чемеpиc Н К Биофизика 54 537 (2009); Tankanag A V, Chemeris N K Biophysics 54 375 (2009)
  109. Mizeva I J. Biomed. Opt. 20 037007 (2015)
  110. Frick P, Mizeva I, Podtaev S Biomed. Signal Process. Control 21 1 (2015)
  111. Martini R, Bagno A Clin. Hemorheol. Microcirc. 70 213 (2018)
  112. Думлер А А и др Альманах клинической медицины 44 179 (2016)
  113. Stepanov R Biomed. Signal Process. Control 36 50 (2017)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение