基于多源信息融合的雷电预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于多源信息融合的雷电预警方法及系统，涉及雷电预警领域，包括采集雷达数据

【技术实现步骤摘要】
基于多源信息融合的雷电预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷电预警领域，特别是基于多源信息融合的雷电预警方法及系统
。

技术介绍

[0002]雷电是大气中强烈的放电现象，常常伴随着台风
、
冰雹等强对流天气现象，对此类相关性灾害天气有重要指示作用，也对区域及全球气候特征有重要影响
。
此外，雷电具有瞬时高电压
、
大电流
、
强电磁辐射等特征，是一种典型的自然强电磁危害源，严重威胁着人类的生命财产安全
。
随着社会经济水平的不断提高，计算机信息技术的迅速发展，雷电灾害造成的损失以及社会影响大有上升趋势
。
雷电具有破坏性
、
随机性等特点，应对随机性是雷电预警产品防范雷电灾害的主动预防目标
。
闪电定位仪
、
大气电场仪和多普勒雷达作为雷电监测重要的手段和数据来源
。
因此，积极开展雷电监测预警工作，做好充分防范措施，具有十分重大的意义
。
[0003]本专利技术的目的在于将雷电预警信息路径进行分级处理，使其规整化，对不同的区级进行相应的动作，在根据动作后的预报数据对系统进行修正，提高系统精度
。

技术实现思路

[0004]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术
。
[0005]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何使雷电预警系统的预警准确度更高
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于多源信息融合的雷电预警方法，其包括，采集雷达数据
、
大气数据和闪电数据；根据所采集的数据获得逐个时次的雷电预警信息，将各类预警信息进行分区域定级，根据级别进行相应的动作；动作后收集预报数据，根据预报数据编制雷电预警精度验证的混淆矩阵，求出
FIS
指标，结合
FIS
指标对预警系统进行修正
。
[0007]作为本专利技术所述基于多源信息融合的雷电预警方法的一种优选方案，其中：所述逐个时次的雷电预警信息包括逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息
、
逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警信息和逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息；所述逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息包括，对所采集到的雷达数据进行坐标变换，将垂直
、
水平及仰角三个方向上的位置信息进行插值化，求出三个方向上分别对于笛卡尔坐标系的内插权重，根据内插权重把来自各个雷达的反射率场插值到统一的笛卡尔网格后，再进行拼接形成3‑
D
拼图网格，3‑
D
拼图网格可呈现出逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息
。
[0008]作为本专利技术所述基于多源信息融合的雷电预警方法的一种优选方案，其中：所述逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息包括，利用多重插补算法对所采集的闪电数据进行补缺处理，补缺所缺少的数据，形成闪电预警数据集，采用
K
‑
means
聚类算法对簇形闪电数据进行规则化，最终形成逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息
。
[0009]作为本专利技术所述基于多源信息融合的雷电预警方法的一种优选方案，其中：所述
逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息包括，利用多重插补算法对所采集的闪电数据进行补缺处理，补缺所缺少的数据，形成闪电预警数据集，采用
K
‑
means
聚类算法对簇形闪电数据进行规则化，最终形成逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息
。
[0010]作为本专利技术所述基于多源信息融合的雷电预警方法的一种优选方案，其中：所述分区域定级包括，在地理信息系统上叠加逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息和逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警信息，将基于雷达数据信息的雷电预警移动路径和逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警移动路径的重叠区域记作区域
A
，将非重叠区域中基于雷达数据信息的雷电预警移动路径覆盖区域记作区域
B
，将非重叠区域中基于大气数据信息的雷电预警移动路径覆盖区域记作区域
C
；设逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警移动路径经过区域记作区域
D
，与区域
A、B、C
进行叠加，对雷电预警区域进行初始化分级，分级原则如下：将区域
A
与逐个时次的基于闪电监测数据信息的雷电预警移动路径重叠部分构成区域
E
，初始化为Ⅰ级区域；将区域
B
与逐个时次的基于闪电监测数据信息的雷电预警移动路径重叠部分构成区域
F
，初始化为Ⅱ级区域，将区域
A
除去区域
E
，剩下的区域记作区域
K
，初始化为区域Ⅲ级区域；将区域
C
与逐个时次的基于闪电监测数据信息的雷电预警移动路径重叠部分构成区域
G
，记作Ⅳ级区域；将区域
B
中除去区域
F
，剩下的区域记作区域
H
，记作
Ⅴ
级区域；将区域
C
中除去区域
G
，剩下的区域记作区域
I
，将区域
D
中除去区域
E、F、G
，剩下的区域记作区域
J
，将区域
I
和区域
J
记作
Ⅵ
级区域
。
[0011]作为本专利技术所述基于多源信息融合的雷电预警方法的一种优选方案，其中：所述进行相应的动作包括，当信息路径处于Ⅰ级区域内时，发出雷电报警，当信息路径处于Ⅳ级区域内时，发出雷电报警并检修雷达系统；当信息路径处于Ⅱ级与Ⅲ级区域内时进行持续观测，若数据类型仍处于当前区域内没有发生跳区现象则进行雷电报警，若发生跳区现象，当跳至
Ⅴ
级与
Ⅵ
级区域内且数据路径处于稳定时则不报警，当跳至Ⅰ级区域内时则进行雷电报警；当信息路径处于
Ⅴ
级与
Ⅵ
级区域内时进行持续观测，若数据类型仍处于当前区域内没有发生跳区现象则不作报警，当发生跳区现象且数据路径处于稳定时则进行雷电报警
。
[0012]作为本专利技术所述基于多源信息融合的雷电预警方法的一种优选方案，其中：所述混淆矩阵包括，将某一坐标点发生雷电事件记作事件
A
，则混淆矩阵计算方法如下：当周边区域发生雷电，并发出预警，记作
TPA
；当周边区域发生雷电，但未发出预警，记作
FNA
；当周边区域未发生雷电，但发出预警，记作
FPA
；当周边区域未发生雷电，也未发出预警，记作
TNA
；计算分类事件识别的精准率和召回率，所述精准率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于多源信息融合的雷电预警方法，其特征在于：包括，采集雷达数据
、
大气数据和闪电数据；根据所采集的数据获得逐个时次的雷电预警信息，将各类预警信息进行分区域定级，根据级别进行相应的动作；动作后收集预报数据，根据预报数据编制雷电预警精度验证的混淆矩阵，求出
FIS
指标，结合
FIS
指标对预警系统进行修正
。2.
如权利要求1所述的基于多源信息融合的雷电预警方法，其特征在于：所述逐个时次的雷电预警信息包括逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息
、
逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警信息和逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息；所述逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息包括，对所采集到的雷达数据进行坐标变换，将垂直
、
水平及仰角三个方向上的位置信息进行插值化，求出三个方向上分别对于笛卡尔坐标系的内插权重，根据内插权重把来自各个雷达的反射率场插值到统一的笛卡尔网格后，再进行拼接形成3‑
D
拼图网格，3‑
D
拼图网格可呈现出逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息
。3.
如权利要求2所述的基于多源信息融合的雷电预警方法，其特征在于：所述逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警信息包括，求出所有大气数据的平均值与标准差，再将每个大气数据与平均值做差，将差值大于二倍标准差的大气数据作为偏离数据，用平均值代替偏离数据，形成新的大气数据集，在对大气数据集进行海拔校正以及降噪处理，最终获得逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警信息
。4.
如权利要求3所述的基于多源信息融合的雷电预警方法，其特征在于：所述逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息包括，利用多重插补算法对所采集的闪电数据进行补缺处理，补缺所缺少的数据，形成闪电预警数据集，采用
K
‑
means
聚类算法对簇形闪电数据进行规则化，最终形成逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警信息
。5.
如权利要求4所述的基于多源信息融合的雷电预警方法，其特征在于：所述分区域定级包括，在地理信息系统上叠加逐个时次的基于雷达数据信息的雷电预警信息和逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警信息，将基于雷达数据信息的雷电预警移动路径和逐个时次的基于大气数据信息的雷电预警移动路径的重叠区域记作区域
A
，将非重叠区域中基于雷达数据信息的雷电预警移动路径覆盖区域记作区域
B
，将非重叠区域中基于大气数据信息的雷电预警移动路径覆盖区域记作区域
C
；设逐个时次的基于闪电数据信息的雷电预警移动路径经过区域记作区域
D
，与区域
A、B、C
进行叠加，对雷电预警区域进行初始化分级，分级原则如下：将区域
A
与逐个时次的基于闪电监测数据信息的雷电预警移动路径重叠部分构成区域
E
，初始化为Ⅰ级区域；将区域
B
与逐个时次的基于闪电监测数据信息的雷电预警移动路径重叠部分构成区域
F
，初始化为Ⅱ级区域，将区域
A
除去区域
E
，剩下的区域记作区域
K
，初始化为区域Ⅲ级区域；将区域
C
与逐个时次的基于闪电监测数据信息的雷电预警移动路径重叠部分构成区域
G
，记作Ⅳ级区域；将区域
B
中除去区域
F
，剩下的区域记作区域
H
，记作
Ⅴ
级区域；将区域
C
中除去区域
G
，剩下的区域记作区域
I
，将区域
D
中除去区域
E、F、G
，剩下的区域
记作区域
J
，将区域
I
和区...

【专利技术属性】
技术研发人员：范强，黄欢，陈园园，吴建蓉，毛先胤，张啟黎，吕乾勇，张义钊，邹雕，牛唯，曾华荣，代吉玉蕾，罗鑫，颜康，刘卓娅，冯起辉，唐赛秋，张后谊，毛钧毅，王冕，张迅，梁源晨，万金金，涂心译，郭莉萨，陈亚飞，彭赤，马晓红，杨旗，张历，陈沛龙，张英，文屹，吕黔苏，李鑫卓，张俊杰，黄军凯，赵超，肖书舟，陈佳胜，李长兴，丁江桥，曾蓉，陈晨，袁娴枚，赵圆圆，张洋，古庭赟，李博文，祝健杨，张大贵，赵雪娇，曹雷，郑小强，刘君，徐舒蓉，李欣，陆禹初，张露松，杨柳青，谢扬华，李志杰，黄健，吴耀，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
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