基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法及系統(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)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，包括以下步驟：建立聚類分析數(shù)據(jù)庫；獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與雷電點之間的距離，以及通過雷電點和距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；計算任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系；根據(jù)任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系對雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取雷暴團的位置特征點；根據(jù)雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合雷暴團的位置特征點，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。本發(fā)明的方法能夠更準確地預(yù)測雷暴云位置。本發(fā)明還提供了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)。
【專利說明】基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷電預(yù)測與預(yù)警【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，雷云移動路徑預(yù)測在氣象領(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)多普勒天氣雷達采集的實時數(shù)據(jù)，利用外推法、模式識別法、交叉相關(guān)算法等方法實現(xiàn)對雷暴云的識別、跟蹤和預(yù)測。但是，對電力企業(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，盡管對雷云位置跟蹤、預(yù)測的技術(shù)已相對成熟，但其研究成果在電力等特殊行業(yè)仍無法有效運用。近年來，隨著信息化在全世界各個領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也引起各國學(xué)者的極大關(guān)注。目前，有一種基于空間密度聚類預(yù)測雷電運動的方法，該方法采用計算機對雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，建立聚類分析數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中設(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)，按時間順序取得雷電樣本數(shù)據(jù)并按照時間段分類；通過雷電數(shù)據(jù)點和距離值，構(gòu)建出雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；確定不同雷暴團的位置特征點；根據(jù)雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，計算其運動方向和速度，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。但是，經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，該方法存在以下問題:若某時間段雷暴云發(fā)生分裂或融合時，則該時間段地面落雷點聚類分析后形成的數(shù)據(jù)簇個數(shù)將與上一時間段數(shù)據(jù)簇個數(shù)發(fā)生變化，而數(shù)據(jù)簇個數(shù)的變化將直接導(dǎo)致下一時間段雷暴云位置特征點的計算無法進行。因此，如何將單個雷暴云與獨立數(shù)據(jù)簇一一對應(yīng)，對雷暴云分裂與融合的物理現(xiàn)象在聚類分析時加以識別，建立相鄰時間段數(shù)據(jù)簇之間的邏輯關(guān)系是雷云軌跡預(yù)測中急待解決的問題。


【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)明的一個目的在于提出一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，該方法能夠更準確地預(yù)測雷暴云位置。
[0005]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實施例提出了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，包括以下步驟:建立聚類分析數(shù)據(jù)庫；獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與所述雷電點之間的距離，以及通過雷電點和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；計算任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系；根據(jù)所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系對所述雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取所述雷暴團的位置特征點；根據(jù)所述雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合所述雷暴團的位置特征點，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，將單個雷暴云與獨立數(shù)據(jù)簇一一對應(yīng)，在聚類分析中識別雷暴云分裂與融合的物理現(xiàn)象，建立相鄰時間段數(shù)據(jù)簇之間的邏輯關(guān)系，獲得更準確的雷暴云位置預(yù)測結(jié)果，并且利用線性擬合確定雷暴團位置特征點，使結(jié)果更加合理，可為輸電線路雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]在一些示例中，還包括:判斷相鄰時間段各雷暴團中是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的雷暴團，如果存在，則判定該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，進一步判斷其他雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，并且，當(dāng)后一時間段剩余雷暴團的個數(shù)為O時，則保持后一時間段的剩余雷暴團不變，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為0，反之，則將后一時間段剩余雷暴團的雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為0，以及修改后一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為
1
[0010]在一些示例中，通過以下定義確定所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系:如果雷電點P在半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個雷電點q,則定義雷電點q與雷電點P之間是直接密度到達關(guān)系；如果存在一個序列的雷電點P1, P2,…^!^其中，P1 = 口’且口工=q，如果對于每個Pi+1與P1都是直接密度到達關(guān)系，則稱q能夠密度到達P。
[0011]在一些示例中，所述預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置具體包括:對相連多個時間段雷暴團的位置特征點進行線性擬合，并生成擬合公式；通過所述擬合公式計算下一個時間段雷暴團的位置特征點。
[0012]本發(fā)明第二方面的實施例提供了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(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；構(gòu)建模塊，所述構(gòu)建模塊用于獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與所述雷電點之間的距離，以及通過雷電點和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表；計算模塊，所述計算模塊用于計算任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系；獲取模塊，所述獲取模塊用于根據(jù)所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系對所述雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取所述雷暴團的位置特征點；預(yù)測模塊，所述預(yù)測模塊用于根據(jù)所述雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合所述雷暴團的位置特征點，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)，將單個雷暴云與獨立數(shù)據(jù)簇一一對應(yīng)，在聚類分析中識別雷暴云分裂與融合的物理現(xiàn)象，建立相鄰時間段數(shù)據(jù)簇之間的邏輯關(guān)系，獲得更準確的雷暴云位置預(yù)測結(jié)果，并且利用線性擬合確定雷暴團位置特征點，使結(jié)果更加合理，可為輸電線路雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0014]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0015]在一些示例中，還包括:調(diào)整模塊，所述調(diào)整模塊用于判斷相鄰時間段各雷暴團中是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的雷暴團，如果存在，則判定該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，進一步判斷其他雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，并在后一時間段剩余雷暴團的個數(shù)為O時，保持后一時間段的剩余雷暴團不變，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O，反之，將后一時間段剩余雷暴團的雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O，以及修改后一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為I。
[0016]在一些示例中，通過以下定義確定所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系:如果雷電點P在半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個雷電點q,則定義雷電點q與雷電點P之間是直接密度到達關(guān)系；如果存在一個序列的雷電點P1, P2,…^!^其中，P1 = 口’且口工=q，如果對于每個Pi+1與P1都是直接密度到達關(guān)系，則稱q能夠密度到達P。
[0017]在一些示例中，所述預(yù)測模塊用于對相連多個時間段雷暴團的位置特征點進行線性擬合，并生成擬合公式，并通過所述擬合公式計算下一個時間段雷暴團的位置特征點。
[0018]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點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)明的實踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法的流程圖；
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法的流程圖；以及
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0023]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實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施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0024]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法及系統(tǒng)。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，包括以下步驟:
[0026]步驟S101，建立聚類分析數(shù)據(jù)庫。
[0027]更具體地，結(jié)合圖2所示，在數(shù)據(jù)庫中設(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、最小雷電點數(shù)，例如記作minPts，并按時間順序取得雷電樣本數(shù)據(jù)并按照時間段分類。
[0028]步驟S102，獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與所述雷電點之間的距離，以及通過雷電點和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表。
[0029]步驟S103，計算任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系。
[0030]具體地，在一些示例中，通過以下定義確定任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系:
[0031]定義一:如果雷電點P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個雷電點q，則定義雷電點q與雷電點P之間是直接密度到達關(guān)系。
[0032]定義二:如果存在一個序列的雷電點P1, P2, --?上，其中，口1 = 口，且口1 = 9，如果對于每個Pi+1與P1都是直接密度到達關(guān)系，則稱q能夠密度到達P。
[0033]進而，通過定義一或定義二可計算出任意兩個雷電點的密度關(guān)系。
[0034]步驟S104，根據(jù)任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系對雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取雷暴團的位置特征點。
[0035]具體而言，從任意雷電點開始，若在其半徑ε空間范圍內(nèi)包含的雷電點數(shù)目未達到minPts，則該雷電點標(biāo)記為噪聲點，否則新生成一個聚類簇，將所有與該雷電點為直接密度到達關(guān)系或密度到達關(guān)系的雷電點均歸到此類并作標(biāo)記，然后再找下一個未作過任何標(biāo)記的點，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，賦予每個聚類簇(即雷暴團)的標(biāo)識符L初值為1，L取值范圍為O或1，確定不同雷暴團的位置特征點。
[0036]進一步地，結(jié)合圖2所示，在一些示例中，在該步驟后，還包括:判斷相鄰時間段各雷暴團中是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的雷暴團，如果存在，則判定該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，進一步判斷其他雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，并且，當(dāng)后一時間段剩余雷暴團的個數(shù)為O時，則保持后一時間段的剩余雷暴團不變，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O,反之,則將后一時間段剩余雷暴團的雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為0，以及修改后一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為I。
[0037]換言之，即比較相鄰時間段各聚類簇(雷暴團)是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的聚類簇，若存在，則說明該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，并進一步判斷其他聚類簇在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余聚類簇在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，此時，若前后兩組時間段剩余聚類簇個數(shù)均為1，則說明在后一時間段恰好有新雷云出現(xiàn)同時有舊雷云消散，應(yīng)將后一時間段剩余聚類簇雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，修改前一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為0，并修改后一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為I ;若前后兩組時間段剩余聚類簇個數(shù)一個為0，一個為1，則說明有新雷云生成或有舊雷云消散，如果后一時間段剩余聚類簇個數(shù)為0，則說明發(fā)生了雷云消散，則保持后一時間段聚類簇不變，修改上一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為0，如果后一時間段剩余聚類簇個數(shù)為1，則說明有新雷云生成，應(yīng)將后一時間段剩余聚類簇雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改后一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為I ;若前后兩組時間段剩余聚類簇個數(shù)分別為I和2，則說明發(fā)生了雷云融合或者雷云分裂，此時，應(yīng)將后一時間段剩余聚類簇雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為0，同時修改后一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為I。
[0038]步驟S105，根據(jù)雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合雷暴團的位置特征點，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。在一些示例中，結(jié)合圖2所示，該步驟具體包括:對相連多個時間段雷暴團的位置特征點進行線性擬合，并生成擬合公式，并通過該擬合公式計算下一個時間段雷暴團的位置特征點。
[0039]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，將單個雷暴云與獨立數(shù)據(jù)簇一一對應(yīng)，在聚類分析中識別雷暴云分裂與融合的物理現(xiàn)象，建立相鄰時間段數(shù)據(jù)簇之間的邏輯關(guān)系，獲得更準確的雷暴云位置預(yù)測結(jié)果，并且利用線性擬合確定雷暴團位置特征點，使結(jié)果更加合理，可為輸電線路雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0040]本發(fā)明的進一步實施例還提供了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)。
[0041]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)300，包括:建立模塊310、構(gòu)建模塊320、計算模塊330、獲取模塊340和預(yù)測模塊350。
[0042]其中，建立模塊310用于建立聚類分析數(shù)據(jù)庫。更為具體地，在一些示例中，在數(shù)據(jù)庫中設(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、最小雷電點數(shù)，例如記作minPts，并按時間順序取得雷電樣本數(shù)據(jù)并按照時間段分類。
[0043]構(gòu)建模塊320用于獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與雷電點之間的距離，以及通過雷電點和距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表。
[0044]計算模塊330用于計算任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系。
[0045]具體地，在一些示例中，通過以下定義確定任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系:
[0046]定義一:如果雷電點P在預(yù)設(shè)半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個雷電點q,則定義雷電點q與雷電點P之間是直接密度到達關(guān)系。
[0047]定義二:如果存在一個序列的雷電點P1, P2, --?上，其中，口1 = 口，且口1 = 9，如果對于每個Pi+1與P1都是直接密度到達關(guān)系，則稱q能夠密度到達P。
[0048]進而，計算模塊330通過定義一或定義二可計算出任意兩個雷電點的密度關(guān)系。
[0049]獲取模塊340用于根據(jù)任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系對雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取雷暴團的位置特征點。
[0050]具體而言，從任意雷電點開始，若在其半徑ε空間范圍內(nèi)包含的雷電點數(shù)目未達到minPts，則該雷電點標(biāo)記為噪聲點，否則新生成一個聚類簇，將所有與該雷電點為直接密度到達關(guān)系或密度到達關(guān)系的雷電點均歸到此類并作標(biāo)記，然后再找下一個未作過任何標(biāo)記的點，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，賦予每個聚類簇(即雷暴團)的標(biāo)識符L初值為1，L取值范圍為O或1，確定不同雷暴團的位置特征點。
[0051]在本發(fā)明的一個實施例在，該系統(tǒng)300還包括調(diào)整模塊360(圖中未示出)。調(diào)整模塊360用于判斷相鄰時間段各雷暴團中是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的雷暴團，如果存在，則判定該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，進一步判斷其他雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，并且，當(dāng)后一時間段剩余雷暴團的個數(shù)為O時，則保持后一時間段的剩余雷暴團不變，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O，反之，則將后一時間段剩余雷暴團的雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O,以及修改后一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為I。
[0052]換言之，即比較相鄰時間段各聚類簇(雷暴團)是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的聚類簇，若存在，則說明該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，并進一步判斷其他聚類簇在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余聚類簇在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，此時，若前后兩組時間段剩余聚類簇個數(shù)均為1，則說明在后一時間段恰好有新雷云出現(xiàn)同時有舊雷云消散，應(yīng)將后一時間段剩余聚類簇雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，修改前一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為0，并修改后一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為I ;若前后兩組時間段剩余聚類簇個數(shù)一個為0，一個為1，則說明有新雷云生成或有舊雷云消散，如果后一時間段剩余聚類簇個數(shù)為0，則說明發(fā)生了雷云消散，則保持后一時間段聚類簇不變，修改上一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為0，如果后一時間段剩余聚類簇個數(shù)為1，則說明有新雷云生成，應(yīng)將后一時間段剩余聚類簇雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改后一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為I ;若前后兩組時間段剩余聚類簇個數(shù)分別為I和2，則說明發(fā)生了雷云融合或者雷云分裂，此時，應(yīng)將后一時間段剩余聚類簇雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為0，同時修改后一時間段該剩余聚類簇標(biāo)識符L為I。
[0053]預(yù)測模塊350用于根據(jù)雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合所述雷暴團的位置特征點，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。具體包括:預(yù)測模塊350對相連多個時間段雷暴團的位置特征點進行線性擬合，并生成擬合公式，并通過該擬合公式計算下一個時間段雷暴團的位置特征點。
[0054]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)，將單個雷暴云與獨立數(shù)據(jù)簇一一對應(yīng)，在聚類分析中識別雷暴云分裂與融合的物理現(xiàn)象，建立相鄰時間段數(shù)據(jù)簇之間的邏輯關(guān)系，獲得更準確的雷暴云位置預(yù)測結(jié)果，并且利用線性擬合確定雷暴團位置特征點，使結(jié)果更加合理，可為輸電線路雷電預(yù)警提供有效的參考依據(jù)。
[0055]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“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，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0056]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該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0057]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，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(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。
[0058]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。
[0059]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實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施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
[0060]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(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)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟: 建立聚類分析數(shù)據(jù)庫； 獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與所述雷電點之間的距離，以及通過雷電點和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表； 計算任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系； 根據(jù)所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系對所述雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取所述雷暴團的位置特征點； 根據(jù)所述雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合所述雷暴團的位置特征點，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，其特征在于，還包括: 判斷相鄰時間段各雷暴團中是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的雷暴團，如果存在，則判定該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，進一步判斷其他雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，并且，當(dāng)后一時間段剩余雷暴團的個數(shù)為O時，則保持后一時間段的剩余雷暴團不變，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O，反之，則將后一時間段剩余雷暴團的雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O，以及修改后一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為I。
3.如權(quán)利要求1所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，其特征在于，通過以下定義確定所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系: 如果雷電點P在半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個雷電點q,則定義雷電點q與雷電點P之間是直接密度到達關(guān)系； 如果存在一個序列的雷電點P1, P2,…，Pn，其中，P1 二口’且口工=q，如果對于每個Pi+1與P1都是直接密度到達關(guān)系，則稱q能夠密度到達P。
4.如權(quán)利要求1所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測方法，其特征在于，所述預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置具體包括: 對相連多個時間段雷暴團的位置特征點進行線性擬合，并生成擬合公式； 通過所述擬合公式計算下一個時間段雷暴團的位置特征點。
5.一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(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； 構(gòu)建模塊，所述構(gòu)建模塊用于獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與所述雷電點之間的距離，以及通過雷電點和所述距離構(gòu)建雷電數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系表； 計算模塊，所述計算模塊用于計算任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系； 獲取模塊，所述獲取模塊用于根據(jù)所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系對所述雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取所述雷暴團的位置特征點； 預(yù)測模塊，所述預(yù)測模塊用于根據(jù)所述雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合所述雷暴團的位置特征點，并預(yù)測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 調(diào)整模塊，所述調(diào)整模塊用于判斷相鄰時間段各雷暴團中是否存在雷云位置特征點漂移處于預(yù)定范圍的雷暴團，如果存在，則判定該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，進一步判斷其他雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預(yù)定范圍，直到剩余雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預(yù)定范圍，并在后一時間段剩余雷暴團的個數(shù)為O時，保持后一時間段的剩余雷暴團不變，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O，反之，將后一時間段剩余雷暴團的雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為O，以及修改后一時間段剩余雷暴團的標(biāo)識符L為I。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，通過以下定義確定所述任意兩個雷電點之間的密度關(guān)系: 如果雷電點P在半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個雷電點q,則定義雷電點q與雷電點P之間是直接密度到達關(guān)系； 如果存在一個序列的雷電點P1, P2,…，Pn，其中，P1 二口’且口工=q，如果對于每個Pi+1與P1都是直接密度到達關(guān)系，則稱q能夠密度到達P。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測模塊用于對相連多個時間段雷暴團的位置特征點進行線性擬合，并生成擬合公式，并通過所述擬合公式計算下一個時間段雷暴團的位置特征點。
【文檔編號】G06F17/30GK104200281SQ201410422077
【公開日】2014年12月10日 申請日期: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 申請人:清華大學(xué), 海南電網(wǎng)公司