[發明專利]一種雷暴核關聯性處理方法

有效

• 申請號: 201810673274.5
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN109061774B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 張淑萍;華德梅;周松柏;李正罡
• 申請（專利權）人: 合肥佳訊科技有限公司
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種雷暴核關聯性處理方法，具體步驟如下：步驟A，部署雷電探測點記錄閃電數據，將記錄的閃電數據進行預處理，過濾掉噪聲數據，將有效的閃電數據進行本地保存和傳輸至中心服務器；步驟B，中心服務器接收到各個探測點的數據，采用GPS時鐘同步技術和閃電電場變化輻射脈沖到達各站點的時間差，利用到達時間差算法，計算出閃電源的空間定位坐標，具體過程如下；步驟C，對步驟B中算出的雷電定位數據，采用DBSCAN算法和KMEANS算法求得雷電定位數據的雷暴核質心坐標位置、閃電頻次以及雷暴核之間的關聯性。本發明結合DBSCAN算法和KMEANS算法中的優勢和特性，混合后的聚類算法能夠更好、更準確的進行雷暴核的識別。

技術領域

本發明屬于雷電檢測領域，涉及一種雷暴核關聯性處理方法。

背景技術

雷電是自然界頻繁發生的一種高強度的電磁脈沖現象，因其影響面大，受到了氣象、航天、航空、電力、石油諸多部門的廣泛關注。雷暴常伴有閃電、雷鳴、陣雨、大風，有時還會出現冰雹、龍卷風的中小尺度對流天氣系統，它不僅直接影響人類的生活，雷擊還可造成傷亡、引起火災、建筑物倒塌、電子設備還能被感應雷損壞等。

雷暴天氣發展速度快，常隨時間、地區而異，其監測和預警一直是氣象預報工作的難點。近年來，隨著計算機科學與信息技術的快速發展，空間探測儀器性能逐步改進，探測器分辨率的不斷提高，氣象衛星資料在天氣預報中發揮著越來越重要的作用。有學者利用氣象雷達探測數據識別和追蹤雷暴云，研究雷暴臨近預報(0-2h)方法，取得了大量研究成果。R.E.Rinchert利用模式識別方法識別和匹配相鄰時刻強回波單體，基于此研究結果，利用外推法估計風暴未來運動情況；J.T.Johnson提出改進的風暴系列算法(storm cellidentification and tracking，SCIT)，使系統對最小閾值為40dBz的風暴識別率提高到68％，最小閾值為50dBz的風暴識別率提高到98％，使風暴跟蹤的準確率提高到90％。

這些方法雖然可以比較準確的識別、跟蹤雷暴，但仍存在如下不足：(1)該方法一般結合雷達數據、大氣穩定度資料和氣象衛星圖像預報雷暴發生時間與大致發生區域，無法給出指定區域內雷電地理分布密度；(2)該方法雖然研究了云地閃頻數在雷暴不同生命周期的變化規律，但僅是定性的給出結果，沒有解決云地閃頻數隨著雷暴生消演變的量化問題；(3)SCIT方法只識別出個別的單體，不識別幾個單體的復合體，也不給出單體的形態和體積的變化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雷暴核關聯性處理方法，該方法提出了對探測點的閃電數據采用TDOA算法計算出閃電源的空間定位坐標，然后通過DBSCAN、KMEANS算法相混合的方法求出雷暴核以及核質心坐標點，在混合聚類分析結果的基礎上，對質心坐標點和閃電頻次進行擬合，計算雷暴核質心之間的距離，根據設定的閾值，判定雷暴核之間的關聯性以及雷暴核演變過程，能有效處理雷暴分裂與合并的情況，預報監控區域內發生的雷暴發生發展狀況，對雷電預報具有一定的參考價值，進而解決了傳統方法的不足。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種雷暴核關聯性處理方法，具體步驟如下：

步驟A，部署雷電探測點記錄閃電數據，將記錄的閃電數據進行預處理，過濾掉噪聲數據，將有效的閃電數據進行本地保存和傳輸至中心服務器；

步驟B，中心服務器接收到各個探測點的數據，采用GPS時鐘同步技術和閃電電場變化輻射脈沖到達各站點的時間差，利用到達時間差算法，計算出閃電源的空間定位坐標；

步驟C，對步驟B中算出的雷電定位數據，采用DBSCAN算法和KMEANS算法求得雷電定位數據的雷暴核質心坐標位置、閃電頻次以及雷暴核之間的關聯性。

進一步地，步驟A中記錄的閃電數據進行預處理，過濾掉噪聲數據，將有效數據進行本地保存和傳輸至中心服務器，具體過程為：