[發(fā)明專利]一種由“列車效應(yīng)”引起的暴雨識別及預(yù)報方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410446007.6
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104237890A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路志英;陳靖;程亮;尹靜
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G06K9/62;G06T7/60
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

1.一種由“列車效應(yīng)”引起的暴雨識別及預(yù)報方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟S1，對實時雷達數(shù)據(jù)進行預(yù)處理：消除超折射、細微單體及虛假合并；

步驟S2，將經(jīng)過面積初篩的單體進行初步擬合：消除干擾，并對結(jié)果進行聚類，再對聚類結(jié)果進行二次擬合，尋找“列車效應(yīng)”疑似區(qū)域；

步驟S3，確定“列車效應(yīng)”疑似區(qū)域后：進行“列車效應(yīng)”的自動識別，如果是則判斷其為“列車效應(yīng)”，進行S4，如果不是，則跳轉(zhuǎn)到對下一時刻的雷達數(shù)據(jù)進行處理，即從S1開始；

步驟S4，利用疑似區(qū)域帶狀回波的質(zhì)心移動距離以及軸線旋轉(zhuǎn)角度進行帶狀回波的跟蹤：在確定了整體帶狀回波的位置后，利用Hu矩和形態(tài)變化進行疑似區(qū)域內(nèi)的單體跟蹤，實現(xiàn)“列車效應(yīng)”的跟蹤；

步驟S5，根據(jù)單體運動慣性對“列車效應(yīng)”的疑似區(qū)域的移向、移速、形狀變化進行外推。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由“列車效應(yīng)”引起的暴雨識別及預(yù)報方法，其特征是，所述S1中對實時雷達數(shù)據(jù)進行預(yù)處理的步驟為：

S101：通過抬高雷達回波數(shù)據(jù)的仰角，濾除對自動識別階段有較強干擾的超折射回波；

S102：通過設(shè)定面積閾值，將不滿足閾值條件的細微單體刪除；

S103：判斷目標(biāo)連通區(qū)域反射率是否大于40dBZ，如果大于40dBZ，則腐蝕一個像素點，將強回波區(qū)域少腐蝕一些；如果小于40dBZ，則腐蝕兩個像素點，將弱回波區(qū)域多腐蝕一些，然后提高一級閾值，判斷是否能檢測到高一級閾值的單體，若能檢測到單體，則膨脹，并重復(fù)上述過程，若不能檢測到單體，則停止。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由“列車效應(yīng)”引起的暴雨識別及預(yù)報方法，其特征是，所述步驟S2具體包括如下步驟：

S201：先用質(zhì)心法得到各單體的代表點，再對這些點進行直線擬合，得到“列車效應(yīng)”的擬合直線，然后刪除偏離該擬合直線程度比較大的單體，消除與“列車效應(yīng)”不相干的外圍單體的干擾；

S202：經(jīng)過初步擬合后得到滿足要求的單體，提取這些單體的質(zhì)心，利用近鄰傳播法進行自動聚類，然后分別針對每一類的點集再次進行直線擬合，并刪除偏離擬合直線程度較大的單體，得到“列車效應(yīng)”的疑似區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由“列車效應(yīng)”引起的暴雨識別及預(yù)報方法，其特征是，所述步驟S3具體包括如下步驟：

S301：提取疑似區(qū)域中整體帶狀回波的信息，判斷整體帶狀回波的最小外界矩形的長寬比、整體帶狀回波的平均反射率和平均速度是否滿足“列車效應(yīng)”標(biāo)準(zhǔn)，若滿足標(biāo)準(zhǔn)則繼續(xù)下面的判斷過程，如若不滿足標(biāo)準(zhǔn)則判斷為不是“列車效應(yīng)”則廢除，繼續(xù)對下一時刻雷達數(shù)據(jù)進行從第一步開始的重新處理；

S302：提取疑似區(qū)域中所有單體的各項特征，放入規(guī)則庫中，利用標(biāo)準(zhǔn)投票法判斷這些單體回波是否滿足“列車效應(yīng)”單體回波條件，在對疑似區(qū)域中所有單體進行判斷識別后統(tǒng)計滿足“列車效應(yīng)”單體回波條件的單體占所有單體的比例，若滿足閾值條件，則判斷其為“列車效應(yīng)”。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由“列車效應(yīng)”引起的暴雨識別及預(yù)報方法，其特征是，所述步驟S4具體包括如下步驟：

S401：對“列車效應(yīng)”跟蹤時，將“列車效應(yīng)”整體帶狀回波和單體回波的屬性相融合；

S402：以“列車效應(yīng)”整體帶狀回波作為研究對象，計算整體帶狀回波的質(zhì)心位置和長軸線方向，并找出整體帶狀回波在相鄰兩時刻之間所有可能的運動路徑組合，計算出每種路徑組合下帶狀回波質(zhì)心的移動距離和長軸線的旋轉(zhuǎn)角度，在滿足條件的路徑組合中，選取最短路徑組合作為回波帶的移動路徑；

S403：確定了整體帶狀回波的位置后，針對同一整體帶狀回波，計算當(dāng)前時刻每個單體與前一時刻每個單體之間的面積差異，如果面積差異小于一個閾值，則把前一時刻中的這些單體存儲下來作為一個與當(dāng)前單體的可能的匹配，然后通過Hu矩計算出當(dāng)前單體與其所有可能匹配的單體的輪廓的相似程度，相似程度最大的組合被認為是同一單體，兩者標(biāo)注相同的ID；

S404：基于初次對“列車效應(yīng)”的識別及判定結(jié)果，劃定區(qū)域范圍，減小再次運算時間并提高準(zhǔn)確度；

S405：通過對前后時間序列單體的各項特征的比較、整體帶狀特征的比較、“列車效應(yīng)”獨有的整體帶的長軸線方向與運動方向的比較、速度和運動方向的比較，獲取關(guān)聯(lián)性最大的整體帶與帶內(nèi)各個單體之間的信息，形成一一對應(yīng)的關(guān)系。