本發(fā)明涉及一種閃電定位儀故障自檢測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，屬于氣象大數(shù)據(jù)分析。

背景技術(shù)：

1、閃電定位儀是主要用于探測(cè)閃電的一種專業(yè)自動(dòng)化儀器，記錄觀測(cè)到的閃電發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度以及相對(duì)于儀器的方向、角度等數(shù)據(jù)。閃電定位儀記錄的數(shù)據(jù)對(duì)于強(qiáng)對(duì)流氣象活動(dòng)的科學(xué)研究，分析判斷觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)氣象運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，推演預(yù)測(cè)未來(lái)氣象發(fā)展過(guò)程具有重要的意義。另外，閃電作為強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)于人類的社會(huì)活動(dòng)、生產(chǎn)、人身安全都能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，閃電定位儀在氣象數(shù)據(jù)觀測(cè)采集中發(fā)揮著重要的作用。

2、閃電定位儀采用的是無(wú)人值守的自動(dòng)化觀測(cè)記錄方式，為盡量避免周邊存在有電磁干擾，定位儀及相關(guān)的設(shè)備安裝在野外，要求無(wú)遮擋、視野開闊。野外的部署方式給閃電定位儀的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、維修帶來(lái)不便。因此，閃電定位儀采用周期性定時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)。

3、周期性地檢修維護(hù)方式難以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)存在有故障的閃電定位儀。當(dāng)某臺(tái)閃電定位儀存在故障時(shí)，其采集的閃電定位數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，而氣象數(shù)據(jù)處理中心是無(wú)法發(fā)現(xiàn)偏差并予以糾正的。且由于不能確定該閃電定位儀故障發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間，因此一旦有閃電定位儀產(chǎn)生故障，會(huì)造成一整個(gè)時(shí)間段的閃電觀測(cè)數(shù)據(jù)可用性問題。

4、目前，大多數(shù)閃電定位儀是基于無(wú)線電多站組網(wǎng)定位方式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)閃電過(guò)程中形成的vhf電磁脈沖的探測(cè)，獲取vhf?電磁脈沖到達(dá)多個(gè)定位儀的方向、時(shí)間，再基于二維或三維定位算法來(lái)確定閃電發(fā)生的空間位置，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)生到氣象數(shù)據(jù)處理中心存儲(chǔ)并分析。由于閃電定位是多定位儀節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)協(xié)同分析生成，因此在閃電定位儀網(wǎng)絡(luò)中如果存在某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生故障會(huì)造成最終定位數(shù)據(jù)的偏差，從而為后繼的氣象分析帶來(lái)影響。

5、現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)定位儀網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)故障檢查一般采用人工周期性檢查維修的方式，會(huì)存在以下缺陷：存在滯后性，必須要人工檢修后才能確定故障節(jié)點(diǎn)，降低閃電定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性；需要花費(fèi)較高的運(yùn)行檢修人工成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種閃電定位儀故障自檢測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在有故障的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)，提高閃電定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性，同時(shí)能夠節(jié)省運(yùn)行檢修人工成本。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種閃電定位儀故障自檢測(cè)方法，包括以下步驟：

4、獲取二維閃電定位數(shù)據(jù)集，二維閃電定位數(shù)據(jù)集包括閃電定位網(wǎng)絡(luò)中觀測(cè)到閃電活動(dòng)的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)與閃電發(fā)生位置之間的閃電距離數(shù)據(jù)；

5、將二維閃電定位數(shù)據(jù)集中閃電距離數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)的閃電距離閾值對(duì)應(yīng)的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)過(guò)濾掉，得到過(guò)濾后的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)集合，再將過(guò)濾后的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)集合中，每三臺(tái)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組合形成一個(gè)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組；

6、分別對(duì)各個(gè)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組內(nèi)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)的閃電距離數(shù)據(jù)采用二維定位算法計(jì)算得到二維閃電定位位置，將得到的全部二維閃電定位位置組成二維閃電定位數(shù)據(jù)集；

7、基于離異點(diǎn)分析算法對(duì)二維閃電定位數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，得到不同的分類數(shù)據(jù)集，分別計(jì)算不同的分類數(shù)據(jù)集的卡方分布值；

8、基于卡方分布值判斷是否存在產(chǎn)生故障的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)。

9、過(guò)濾后的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)集合表示為：{d1,d2,...,dn}，其中d1、d2……dn分別代表第1個(gè)、第2個(gè)……第n個(gè)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)；二維閃電定位數(shù)據(jù)集中第i個(gè)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)di表示為di=<xi，yi>，其中xi和yi分別代表第i個(gè)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組對(duì)應(yīng)的閃電發(fā)生位置的經(jīng)度和緯度。

10、所述基于離異點(diǎn)分析算法對(duì)二維閃電定位數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類包括：循環(huán)遍歷二維閃電定位數(shù)據(jù)集中各閃電定位儀節(jié)點(diǎn)m，將二維閃電定位數(shù)據(jù)集中閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組分成分類數(shù)據(jù)集s1和分類數(shù)據(jù)集s2，其中，分類數(shù)據(jù)集s1中二維閃電定位數(shù)據(jù)由包含閃電定位儀節(jié)點(diǎn)m的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組生成，分類數(shù)據(jù)集s2由不包含閃電定位儀節(jié)點(diǎn)m的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組生成。

11、所述分別計(jì)算不同的分類數(shù)據(jù)集的卡方分布值包括：

12、遍歷分類數(shù)據(jù)集中閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，求出分類數(shù)據(jù)集的平均定位均值點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)dx＝<x，y>，x和y分別代表平均定位均值點(diǎn)的的經(jīng)度和緯度，其中，，k代表分類數(shù)據(jù)集中閃電定位儀組的個(gè)數(shù)；

13、對(duì)分類數(shù)據(jù)集s1和分類數(shù)據(jù)集s2分別使用卡方分布計(jì)算公式，根據(jù)卡方分布值計(jì)算公式，計(jì)算得到分類數(shù)據(jù)集的卡方分布值，分別記作x（s1）和x（s2）；

14、其中卡方分布值計(jì)算公式具體為：

15、

16、其中：為第i個(gè)閃電定位儀組對(duì)應(yīng)的定位值與分類數(shù)據(jù)集平均定位均值點(diǎn)的歐氏距離平方，r(di)是第i個(gè)閃電定位儀組探測(cè)的閃電經(jīng)緯度的歐氏范數(shù)，。

17、所述基于卡方分布值判斷是否存在產(chǎn)生故障的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)包括：

18、計(jì)算閃電定位儀節(jié)點(diǎn)m形成的兩個(gè)分類數(shù)據(jù)集的卡方值差絕對(duì)值dm，即dm=?|?x（s1）-x（s2）|；

19、將得到的各閃電定位儀節(jié)點(diǎn)m對(duì)應(yīng)的dm值進(jìn)行從大到小排序；

20、選取最大的卡方值差絕對(duì)值dm對(duì)應(yīng)的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)m進(jìn)行判斷，如果滿足故障節(jié)點(diǎn)判斷條件，則該閃電定位儀節(jié)點(diǎn)m存在故障。

21、所述故障節(jié)點(diǎn)判斷條件具體為：根據(jù)自由度為2，顯著性水平為0.05，查找卡方分布表，得到分布值為r；滿足分類數(shù)據(jù)集s1和分類數(shù)據(jù)集s2中某一個(gè)分類數(shù)據(jù)集所得的卡方分布值大于r，而另一個(gè)分類數(shù)據(jù)集的卡方分布值小于r。

22、閃電定位儀節(jié)點(diǎn)的部署方式采用y型、矩型、菱型、t型和梯型五種方式中的一種。

23、閃電距離數(shù)據(jù)通過(guò)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)自帶的時(shí)差定位算法計(jì)算得到。

24、第二方面，本發(fā)明提供一種閃電定位儀故障自檢測(cè)裝置，包括：

25、二維閃電定位數(shù)據(jù)集獲取模塊，用于獲取二維閃電定位數(shù)據(jù)集，二維閃電定位數(shù)據(jù)集包括閃電定位網(wǎng)絡(luò)中觀測(cè)到閃電活動(dòng)的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)與閃電發(fā)生位置之間的閃電距離數(shù)據(jù)；

26、閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組生成模塊，用于將二維閃電定位數(shù)據(jù)集中閃電距離數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)的閃電距離閾值對(duì)應(yīng)的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)過(guò)濾掉，得到過(guò)濾后的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)集合，再將過(guò)濾后的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)集合中，每三臺(tái)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組合形成一個(gè)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組；

27、二維閃電定位數(shù)據(jù)集生成模塊，用于分別對(duì)各個(gè)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)組內(nèi)閃電定位儀節(jié)點(diǎn)的閃電距離數(shù)據(jù)采用二維定位算法計(jì)算得到二維閃電定位位置，將得到的全部二維閃電定位位置組成二維閃電定位數(shù)據(jù)集；

28、卡方分布值計(jì)算模塊，用于基于離異點(diǎn)分析算法對(duì)二維閃電定位數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，得到不同的分類數(shù)據(jù)集，分別計(jì)算不同的分類數(shù)據(jù)集的卡方分布值；

29、故障確定模塊，用于基于卡方分布值判斷是否存在產(chǎn)生故障的閃電定位儀節(jié)點(diǎn)。

30、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的閃電定位儀故障自檢測(cè)方法。

31、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種閃電定位儀故障自檢測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，針對(duì)定位儀網(wǎng)絡(luò)中不同部署位置的閃電定位儀進(jìn)行組合，獲取各組合中閃電定位儀采集的閃電感知數(shù)據(jù)，并計(jì)算該組合形成二維平面的閃電定位數(shù)據(jù)，再基于多個(gè)定位儀組成形成的二維平面閃電定位數(shù)據(jù)集，應(yīng)用閃電定位離異點(diǎn)判別算法，對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行二分類，從而判斷并找出當(dāng)前閃電定位儀網(wǎng)絡(luò)中可能存在的故障定位儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)閃電定位儀故障的自檢查目標(biāo)，整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工參與，能夠節(jié)省閃電定位儀的人工與時(shí)間成，另外本技術(shù)自檢測(cè)方法還使得氣象數(shù)據(jù)中心可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)存在有故障的閃電定位儀，從而進(jìn)一步提高閃電定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性，為氣象觀測(cè)、研究與預(yù)測(cè)等提供有效的支持。