[發明專利]一種基于人工智能的閃電單站定位方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 202110172823.2
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112964938B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 張陽;譚亞丹;姚雯;呂偉濤
• 申請（專利權）人: 中國氣象科學研究院
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 楊明月

本發明提供一種基于人工智能的閃電單站定位方法、裝置及系統，基于待定位閃電放電的電磁信號波形，確定閃電放電事件類型以及時間反轉信號的電磁場空間分布圖；基于閃電放電事件類型，確定對應的閃電單站定位模型；將時間反轉信號的電磁場空間分布圖和/或電磁信號波形輸入至人工智能閃電單站定位模型，得到閃電單站定位模型輸出的閃電的定位結果。由此可見，本發明實施例不僅避免大范圍布網，降低了安裝維護成本，而且具有較高的定位精度。

技術領域

本發明涉及閃電探測技術領域，尤其涉及一種基于人工智能的閃電單站定位方法、裝置及系統。

背景技術

雷電具有大電流、強電磁輻射的特點，常常引起嚴重的自然災害，需要進行雷電預警和災害防御，而其中的關鍵是雷電的準確監測定位。目前業務的雷電定位手段多基于低頻信號，采用多站定位系統和單站定位系統實現。雖然多站定位系統具有較高的定位精度，但是多站定位系統需要大范圍布網，安裝及維護都較為復雜，成本較高。而單站定位技術主要針對地閃回擊定位，相比與多站定位技術，結構簡單、便于安裝、不受通訊等條件限制，便于推廣應用。但是，單站采用電磁信號實現方位角和距離的確定，存在定位精度低的不足，探測距離有限，長期以來制約了單站定位技術的發展。本文通過發展新技術來解決單站定位精度差的問題。

發明內容

本發明提供一種基于人工智能技術的閃電單站定位方法、裝置及系統，用以解決現有技術中閃電單站定位技術中定位精度偏低的問題。

本發明提供一種基于人工智能的閃電單站定位方法，包括：

基于待定位閃電放電的電磁信號波形，確定閃電放電事件類型以及時間反轉信號的電磁場空間分布圖；

基于所述閃電放電事件類型，確定對應的閃電單站定位模型；

將所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖和/或所述電磁信號波形輸入至所述閃電單站定位模型，得到所述閃電單站定位模型輸出的閃電的定位結果；

其中，所述閃電單站定位模型是基于卷積神經網絡或支持向量機構建的；所述卷積神經網絡包括卷積層、池化層及全連接層，所述卷積層通過由小到大的卷積核提取所述電磁信號波形及所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖數據特征并構建整體特征向量；所述全連接層通過對所述特征向量和閃電位置回歸關系得到閃電的定位結果；

其中，所述閃電單站定位模型是基于樣本閃電的時間反轉信號的電磁場空間分布圖和/或樣本閃電的電磁信號波形，以及樣本閃電的位置標簽訓練得到。

根據本發明提供的一種基于人工智能的閃電單站定位方法，所述將所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖輸入至所述閃電單站定位模型，得到所述閃電單站定位模型輸出的閃電的定位結果，包括：

獲取所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖對應的RGB圖；

將所述RGB圖輸入至所述閃電單站定位模型，得到所述閃電單站定位模型輸出的閃電的定位結果。

根據本發明提供的一種基于人工智能的閃電單站定位方法，所述將所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖輸入至所述閃電單站定位模型，得到所述閃電單站定位模型輸出的閃電的定位結果，包括：

對所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖進行特征提取，得到電磁場空間分布特征；

將所述電磁場空間分布特征輸入至所述閃電單站定位模型，得到所述閃電單站定位模型輸出的閃電的定位結果。

根據本發明提供的一種基于人工智能的閃電單站定位方法，所述將所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖和所述電磁信號波形輸入至所述閃電單站定位模型，得到所述閃電單站定位模型輸出的閃電的定位結果，包括：

確定所述時間反轉信號的電磁場空間分布圖對應的RGB圖；