一种地闪接地点辨识系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地闪接地点辨识系统及方法，该方法剔除半长轴SMA大于设定阈值的回击点，并计算误差点剔除后出的定位结果中所有回击点两两之间距离以及半长轴SMA之和得到距离向量和半长轴向量；基于距离向量和半长轴向量的比较结果分组；采用聚类方法对分组定位结果进行聚类分析，获得中心点坐标和聚类分组距离总和d

【技术实现步骤摘要】
一种地闪接地点辨识系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种地闪接地点辨识系统及方法，具体而言，涉及一种基于雷电定位数据，利用误差椭圆分析和k
‑
means聚类进行的地闪接地点辨识方法。

技术介绍

[0002]雷电地闪存在多回击和多接地点放电现象。据统计，负地闪平均有3
‑
5次回击，80％
‑
90％负地闪有多次回击。正地闪大部分为单回击，仅10％正地闪为多回击。目前记录到的负地闪最多回击次数为26次。地闪的多个回击可能沿同一放电通道击中地面同一位置，也可能沿不同放电通道击中地面不同位置。在同一次地闪中有多个接地位置的地闪被称为多接地点地闪(Multiple Ground Contacts Cloud
‑
to
‑
Ground Lightning)。
[0003]地闪的多回击放电是雷暴云向地面转移释放电荷的一种形式。第一次回击发生后，雷暴云中荷电云粒子在气流和电场力共同作用下进行重组调整，在放电通道周围形成新的电荷结构，条件合适即发生后续回击。后续回击本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地闪接地点辨识系统，其特征在于：包括：定位结果误差点剔除模块(1)、定位结果分组模块(2)、定位结果聚类模块(3)和接地点辨识模块(4)；所述定位结果误差点剔除模块(1)采用半长轴SMA阈值设定的方法获得剔除误差点后的m个定位结果；所述定位结果分组模块(2)用于计算所述定位结果误差点剔除模块(1)输出的m个定位结果的距离向量和半长轴向量，并根据距离向量和半长轴向量的比较结果对所述m个定位结果进行分组，获得n种分组定位结果；所述定位结果聚类模块(3)采用聚类方法对所述定位结果分组模块(2)输出的n种分组定位结果进行聚类分析，获得n种中心点坐标和聚类分组距离总和d
total
；所述接地点辨识模块(4)对比所述定位结果聚类模块(3)输出的n种聚类分组距离总和d
total
，选取聚类分组距离总和d
total
最小的分组聚类方案为最终聚类结果，将最终聚类结果对应的中心点坐标确定为接地点坐标。2.基于权利要求1所述的一种地闪接地点辨识系统，其特征在于：所述定位结果误差点剔除模块(1)半长轴SMA阈值设定的方法为：计算待分析定位结果中每个回击点置信误差椭圆的半长轴SMA，并剔除半长轴SMA大于设定阈值s的回击点。3.基于权利要求2所述的一种地闪接地点辨识系统，其特征在于：计算回击点置信误差椭圆半长轴SMA的方法，包括如下步骤：所述待分析定位结果中的一个回击点为X＝(t,x,y)，其中，t表示所述回击点的发生时间，x表示所述回击点的经度坐标，y表示所述回击点的纬度坐标，则所述回击点的精度坐标x和纬度坐标y的分布服从概率密度函数f(x,y)：x和纬度坐标y的分布服从概率密度函数f(x,y)：其中，为x的期望，为y的期望，ρ为相关系数：σ
xy
、σ
x
和σ
y
由位置变量的协方差矩阵A计算得出，所述协方差矩阵A的计算公式为：所述协方差矩阵A由雷电定位系统进行定位运算时获得；所述误差椭圆为概率密度函数函数f(x,y)＝C的曲面等值线，标准误差椭圆半长轴由以下公式计算得出：
4.基于权利要求1所述的一种地闪接地点辨识系统，其特征在于：所述定位结果分组模块(2)中距离向量的计算方法为：计算所述定位结果误差点剔除模块(1)输出的m个定位结果中所有回击点两两之间距离d
ij
，d
ij
为m个定位结果中第i个回击点和第j个回击点之间的距离，最终得到距离向量D＝(d
ij
)
m
×
m
；所述定位结果分组模块(2)中半长轴向量的计算方法为：计算所述定位结果误差点剔除模块(1)输出的m个定位结果中所有回击点两两之间半长轴SMA之和s
ij
，所述s
ij
为m个定位结果中第i个回击点和第j个回击点之间半长轴SMA之和，最终得到半长轴向量S＝(s
ij
)
m
×
m
。5.基于权利要求1或4所述的一种地闪接地点辨识系统，其特征在于：所述定位结果分组模块(2)获得n种分组定位结果的方法为：对比距离向量D和半长轴向量S中的每一个对应的值d
ij
和s
ij
，若满足公式d
ij
≤k
·
s
ij
，则提取出对应的回击序号i和j组成回击序号池，若回击序号池中存在相同的回击序号，则该相同回击序号的回击点被归为一组，其他未找到相同回击序号的回击点被归为另一组，其中，k为调整系数，k＝1,2,3,
…
,n。6.基于权利要求5所述的一种地闪接地点辨识系统，其特征在于：所述定位结果分组模块(2)中的调整系数k中n的取值，包括2种情况：当∑D>∑S时，其中round(.)表示四舍五入运算；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，刘泽，李健，吉容佩，李哲，张磊，吴大伟，赵多青，岳嵩，张恒志，李畅，冯志强，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司国网西藏电力有限公司国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：