基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)；獲取同一時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個(gè)雷電點(diǎn)計(jì)算每個(gè)雷電點(diǎn)周邊雷電與雷電點(diǎn)之間的距離，以及通過雷電點(diǎn)和距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；計(jì)算任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系；并據(jù)此對(duì)雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，以生成雷暴團(tuán)，并獲取雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)；若位置特征點(diǎn)存在位移，則獲取位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡；并根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向；并據(jù)此預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置；并根據(jù)該位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。本發(fā)明的方法能夠減小誤差，預(yù)測(cè)精確度高。本發(fā)明還提供了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
【專利說明】基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷電預(yù)測(cè)與預(yù)警【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，雷電預(yù)測(cè)在氣象領(lǐng)域已開展了大量深入的研究，取得了豐碩的成果。研究人員主要根據(jù)多普勒天氣雷達(dá)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用外推法、模式識(shí)別法、交叉相關(guān)算法等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)雷暴云的識(shí)別、跟蹤和預(yù)測(cè)。但是，對(duì)電力企業(yè)等特殊行業(yè)來說，更關(guān)心地面落雷在特定區(qū)域的落雷概率，而關(guān)于雷云位置與在其覆蓋面積下地面落雷概率的研究成果較少。因此，盡管對(duì)雷云位置跟蹤、預(yù)測(cè)的技術(shù)已相對(duì)成熟，但其研究成果在電力等特殊行業(yè)仍無法有效運(yùn)用。近年來，隨著信息化在全世界各個(gè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也引起各國(guó)學(xué)者的極大關(guān)注。目前，有國(guó)內(nèi)學(xué)者提出一種基于空間密度聚類預(yù)測(cè)雷電運(yùn)動(dòng)的方法，該方法采用計(jì)算機(jī)對(duì)雷電自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置雷電數(shù)據(jù)樣本篩選條件，刻畫雷電密度的基本參數(shù)，按時(shí)間順序取得雷電樣本數(shù)據(jù)并按照時(shí)間段分類；通過雷電數(shù)據(jù)點(diǎn)和距離值，構(gòu)建出雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；確定不同雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)；根據(jù)雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)隨著時(shí)間推移上的位移變化，計(jì)算其運(yùn)動(dòng)方向和速度，并預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置，最后，將當(dāng)前時(shí)刻雷電分布區(qū)域按照速度和方向推移一個(gè)時(shí)間片的距離作為預(yù)測(cè)區(qū)域，否則將當(dāng)前時(shí)刻雷電分布區(qū)域作為預(yù)測(cè)區(qū)域。但是，經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，該方法存在以下問題:該方法基于GIS平臺(tái)的網(wǎng)格化方法將離散的落雷點(diǎn)轉(zhuǎn)化為連續(xù)的雷電分布區(qū)域，但是這樣求得的雷云分布區(qū)域與網(wǎng)格劃分的密度關(guān)系密切，而且這種處理方法過于粗糙，無法體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中地面落雷密度與雷云覆蓋面積的相關(guān)關(guān)系。因此，如何將地面落雷密度與雷云覆蓋面積相關(guān)聯(lián)，更準(zhǔn)確地通過地面落雷位置描述雷云覆蓋面積是雷云預(yù)測(cè)中急待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0004]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，該方法能夠減小網(wǎng)格劃分法計(jì)算雷云覆蓋面積造成的誤差，提高預(yù)測(cè)精確度，為輸電線路的雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟:建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)；獲取同一時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個(gè)雷電點(diǎn)計(jì)算每個(gè)雷電點(diǎn)周邊雷電與所述雷電點(diǎn)之間的距離，以及通過雷電點(diǎn)和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；計(jì)算任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系；根據(jù)所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系對(duì)所述雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，以生成雷暴團(tuán)，并獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)；如果所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)存在位移，則獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡；根據(jù)所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向；根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置；以及根據(jù)所述下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，通過反距離加權(quán)法對(duì)落雷數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，以實(shí)現(xiàn)雷暴云覆蓋面積的預(yù)測(cè)。該方法能夠減小網(wǎng)格劃分法計(jì)算雷云覆蓋面積造成的誤差，提高預(yù)測(cè)精確度，為輸電線路的雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]在一些示例中，所述根據(jù)所述下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積具體包括:將當(dāng)前時(shí)間段聚類分析后的不同類按照與雷暴團(tuán)位置特征點(diǎn)相同的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并將移動(dòng)后的雷電數(shù)據(jù)通過反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
[0010]在一些示例中，通過以下定義確定所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系:如果雷電點(diǎn)P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個(gè)雷電點(diǎn)q，則定義雷電點(diǎn)q與雷電點(diǎn)P之間是直接密度到達(dá)關(guān)系；如果存在一個(gè)序列的雷電點(diǎn)P1, P2r…，Pn，其中，P1 = 口，且口1 = q，如果對(duì)于每個(gè)Pi+1與P1都是直接密度到達(dá)關(guān)系，則稱q能夠密度到達(dá)P。
[0011]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提供了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括:建立模塊，所述建立模塊用于建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)；構(gòu)建模塊，所述構(gòu)建模塊用于獲取同一時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個(gè)雷電點(diǎn)計(jì)算每個(gè)雷電點(diǎn)周邊雷電與所述雷電點(diǎn)之間的距離，以及通過雷電點(diǎn)和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；計(jì)算模塊，所述計(jì)算模塊用于計(jì)算任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系；獲取模塊，所述獲取模塊用于根據(jù)所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系對(duì)所述雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，以生成雷暴團(tuán)，并獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)，并在所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)存在位移時(shí)，獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向；預(yù)測(cè)模塊，所述預(yù)測(cè)模塊用于所述運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置，并根據(jù)所述下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過反距離加權(quán)法對(duì)落雷數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，以實(shí)現(xiàn)雷暴云覆蓋面積的預(yù)測(cè)。該系統(tǒng)能夠減小網(wǎng)格劃分法計(jì)算雷云覆蓋面積造成的誤差，提高預(yù)測(cè)精確度，為輸電線路的雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0013]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0014]在一些示例中，所述預(yù)測(cè)模塊用于將當(dāng)前時(shí)間段聚類分析后的不同類按照與雷暴團(tuán)位置特征點(diǎn)相同的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并將移動(dòng)后的雷電數(shù)據(jù)通過反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
[0015]在一些示例中，通過以下定義確定所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系:如果雷電點(diǎn)P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個(gè)雷電點(diǎn)q，則定義雷電點(diǎn)q與雷電點(diǎn)P之間是直接密度到達(dá)關(guān)系；如果存在一個(gè)序列的雷電點(diǎn)P1, P2r…，Pn，其中，P1 = 口，且口1 = q，如果對(duì)于每個(gè)Pi+1與P1都是直接密度到達(dá)關(guān)系，則稱q能夠密度到達(dá)P。
[0016]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法的流程圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法的流程圖；以及
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0024]步驟S101，建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0025]更具體地，結(jié)合圖2所示，在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置雷電數(shù)據(jù)樣本篩選條件，以及刻畫雷電密度的基本參數(shù)，包括:距離,例如記作ε、最小雷電點(diǎn)數(shù)，例如記作minPts，并按時(shí)間順序取得雷電樣本數(shù)據(jù)并按照時(shí)間段分類。
[0026]步驟S102，獲取同一時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個(gè)雷電點(diǎn)計(jì)算每個(gè)雷電點(diǎn)周邊雷電與雷電點(diǎn)之間的距離，以及通過雷電點(diǎn)和距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表。
[0027]步驟S103，計(jì)算任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系。
[0028]具體地，在一些示例中，通過以下定義確定任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系:
[0029]定義一:如果雷電點(diǎn)P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個(gè)雷電點(diǎn)q，則定義雷電點(diǎn)q與雷電點(diǎn)P之間是直接密度到達(dá)關(guān)系。
[0030]定義二:如果存在一個(gè)序列的雷電點(diǎn)P1, P2, --?上，其中，口1 = 口，且口1 = 9，如果對(duì)于每個(gè)Pi+1與P1都是直接密度到達(dá)關(guān)系，則稱q能夠密度到達(dá)P。
[0031]進(jìn)而，通過定義一或定義二可計(jì)算出任意兩個(gè)雷電點(diǎn)的密度關(guān)系。
[0032]步驟S104，根據(jù)任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系對(duì)雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，以生成雷暴團(tuán)，并獲取雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)。
[0033]具體而言，從任意雷電點(diǎn)開始，若在其半徑ε空間范圍內(nèi)包含的雷電點(diǎn)數(shù)目未達(dá)到minPts，則該雷電點(diǎn)標(biāo)記為噪聲點(diǎn)，否則新生成一個(gè)聚類簇，將所有與該雷電點(diǎn)為直接密度到達(dá)關(guān)系或密度到達(dá)關(guān)系的雷電點(diǎn)均歸到此類并作標(biāo)記，然后再找下一個(gè)未作過任何標(biāo)記的點(diǎn)，重復(fù)上述操作，生成新的聚類簇，直到所有的雷電樣本數(shù)據(jù)均被標(biāo)記為止，待聚類完成后，確定不同雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)。
[0034]步驟S105，如果雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)存在位移，則獲取雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。換言之，如果雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)隨著時(shí)間推移發(fā)生位移變化，則根據(jù)該位移變化可得到雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。另一方面，結(jié)合圖2所示，如果雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)未發(fā)生位移變化，則直接對(duì)當(dāng)前的雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)雷暴云覆蓋面積。
[0035]步驟S106，根據(jù)雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。
[0036]步驟S107，根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置。
[0037]步驟S108，根據(jù)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。具體包括:將當(dāng)期時(shí)間段聚類分析后的不同類按照與雷暴團(tuán)位置特征點(diǎn)相同的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并將移動(dòng)后的雷電數(shù)據(jù)通過反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴z?覆蓋面積。
[0038]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，通過反距離加權(quán)法對(duì)落雷數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，以實(shí)現(xiàn)雷暴云覆蓋面積的預(yù)測(cè)。該方法能夠減小網(wǎng)格劃分法計(jì)算雷云覆蓋面積造成的誤差，提高預(yù)測(cè)精確度，為輸電線路的雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0039]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例還提供了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
[0040]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)300，包括:建立模塊310、構(gòu)建模塊320、計(jì)算模塊330、獲取模塊340和預(yù)測(cè)模塊350。
[0041]其中，建立模塊310用于建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)。更為具體地，在一些示例中，在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置雷電數(shù)據(jù)樣本篩選條件，以及刻畫雷電密度的基本參數(shù)，包括:距離，例如記作ε、最小雷電點(diǎn)數(shù)，例如記作minPts，并按時(shí)間順序取得雷電樣本數(shù)據(jù)并按照時(shí)間段分類。
[0042]構(gòu)建模塊320用于獲取同一時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個(gè)雷電點(diǎn)計(jì)算每個(gè)雷電點(diǎn)周邊雷電與雷電點(diǎn)之間的距離，以及通過雷電點(diǎn)和距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表。
[0043]計(jì)算模塊330用于計(jì)算任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系。
[0044]具體地，在一些示例中，通過以下定義確定任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系:
[0045]定義一:如果雷電點(diǎn)P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個(gè)雷電點(diǎn)q,則定義雷電點(diǎn)q與雷電點(diǎn)P之間是直接密度到達(dá)關(guān)系。
[0046]定義二:如果存在一個(gè)序列的雷電點(diǎn)P1, P2, --?上，其中，口1 = 口，且口1 = 9，如果對(duì)于每個(gè)Pi+1與P1都是直接密度到達(dá)關(guān)系，則稱q能夠密度到達(dá)P。
[0047]進(jìn)而，計(jì)算模塊330通過定義一或定義二可計(jì)算出任意兩個(gè)雷電點(diǎn)的密度關(guān)系。
[0048]獲取模塊340用于根據(jù)任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系對(duì)雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，以生成雷暴團(tuán)，并獲取雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)，并在雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)存在位移時(shí)，獲取雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。
[0049]具體而言，從任意雷電點(diǎn)開始，若在其半徑ε空間范圍內(nèi)包含的雷電點(diǎn)數(shù)目未達(dá)到minPts，則該雷電點(diǎn)標(biāo)記為噪聲點(diǎn)，否則新生成一個(gè)聚類簇，將所有與該雷電點(diǎn)為直接密度到達(dá)關(guān)系或密度到達(dá)關(guān)系的雷電點(diǎn)均歸到此類并作標(biāo)記，然后再找下一個(gè)未作過任何標(biāo)記的點(diǎn)，重復(fù)上述操作，生成新的聚類簇，直到所有的雷電樣本數(shù)據(jù)均被標(biāo)記為止，待聚類完成后，確定不同雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)。如果雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)隨著時(shí)間推移發(fā)生位移變化，則根據(jù)該位移變化可得到雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并進(jìn)一步獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。另一方面，如果雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)未發(fā)生位移變化，則直接對(duì)當(dāng)前的雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)雷暴云覆蓋面積。
[0050]預(yù)測(cè)模塊350用于運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置，并根據(jù)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。具體包括:預(yù)測(cè)模塊350將當(dāng)期時(shí)間段聚類分析后的不同類按照與雷暴團(tuán)位置特征點(diǎn)相同的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并將移動(dòng)后的雷電數(shù)據(jù)通過反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴z?覆蓋面積。
[0051]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過反距離加權(quán)法對(duì)落雷數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，以實(shí)現(xiàn)雷暴云覆蓋面積的預(yù)測(cè)。該系統(tǒng)能夠減小網(wǎng)格劃分法計(jì)算雷云覆蓋面積造成的誤差，提高預(yù)測(cè)精確度，為輸電線路的雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0052]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0053]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0054]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0055]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0056]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0057]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)； 獲取同一時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個(gè)雷電點(diǎn)計(jì)算每個(gè)雷電點(diǎn)周邊雷電與所述雷電點(diǎn)之間的距離，以及通過雷電點(diǎn)和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表； 計(jì)算任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系； 根據(jù)所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系對(duì)所述雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，以生成雷暴團(tuán)，并獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)； 如果所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)存在位移，則獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡； 根據(jù)所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向； 根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置；以及 根據(jù)所述下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
2.如權(quán)利要求1所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積具體包括: 將當(dāng)前時(shí)間段聚類分析后的不同類按照與雷暴團(tuán)位置特征點(diǎn)相同的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并將移動(dòng)后的雷電數(shù)據(jù)通過反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
3.如權(quán)利要求1所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，通過以下定義確定所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系: 如果雷電點(diǎn)P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個(gè)雷電點(diǎn)q，則定義雷電點(diǎn)q與雷電點(diǎn)P之間是直接密度到達(dá)關(guān)系； 如果存在一個(gè)序列的雷電點(diǎn)P1, P2,…，Pn，其中，P1 二口’且口工=q，如果對(duì)于每個(gè)Pi+1與P1都是直接密度到達(dá)關(guān)系，則稱q能夠密度到達(dá)P。
4.一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 建立模塊，所述建立模塊用于建立聚類分析數(shù)據(jù)庫(kù)； 構(gòu)建模塊，所述構(gòu)建模塊用于獲取同一時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個(gè)雷電點(diǎn)計(jì)算每個(gè)雷電點(diǎn)周邊雷電與所述雷電點(diǎn)之間的距離，以及通過雷電點(diǎn)和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表； 計(jì)算模塊，所述計(jì)算模塊用于計(jì)算任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系； 獲取模塊，所述獲取模塊用于根據(jù)所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系對(duì)所述雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，以生成雷暴團(tuán)，并獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)，并在所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)存在位移時(shí)，獲取所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)所述雷暴團(tuán)的位置特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡獲取運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向； 預(yù)測(cè)模塊，所述預(yù)測(cè)模塊用于所述運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置，并根據(jù)所述下一時(shí)間段雷暴團(tuán)將要出現(xiàn)的位置預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述預(yù)測(cè)模塊用于將當(dāng)前時(shí)間段聚類分析后的不同類按照與雷暴團(tuán)位置特征點(diǎn)相同的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并將移動(dòng)后的雷電數(shù)據(jù)通過反距離加權(quán)法進(jìn)行插值，以預(yù)測(cè)下一時(shí)間段雷暴云覆蓋面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷云覆蓋面積的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，通過以下定義確定所述任意兩個(gè)雷電點(diǎn)之間的密度關(guān)系: 如果雷電點(diǎn)P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個(gè)雷電點(diǎn)q，則定義雷電點(diǎn)q與雷電點(diǎn)P之間是直接密度到達(dá)關(guān)系； 如果存在一個(gè)序列的雷電點(diǎn)P1, P2,…，Pn，其中，P1 二口’且口工=q，如果對(duì)于每個(gè)Pi+1與P1都是直接密度到達(dá)關(guān)系，則稱q能夠密度到達(dá)P。
【文檔編號(hào)】G01W1/10GK104166171SQ201410422445
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】高文勝, 張博文, 周瑞旭, 符祥干, 陳欽柱, 王思捷, 董衛(wèi)魏 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 海南電網(wǎng)公司