CN105182089A - 一种自修正的雷云轨迹预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自修正的雷云轨迹预测方法，其包括：第一步，雷电电场探测器的分布；第二步，雷云定位计算；第三步，雷云轨迹预测；第四步，雷云轨迹自修正分析。通过前期数据进行自我修正，提高模型的准确性和时效性。本发明可以有效的判定雷云运动的轨迹，为雷电预测提供支持。

Description

一种自修正的雷云轨迹预测方法

技术领域

本发明涉及雷电预警和监测技术领域，尤其涉及一种自修正的雷云轨迹预测方法。

背景技术

雷电是危害企业生产的重要自然灾害之一，经常造成企业火灾事故、输电线路故障、仪表损害等事故，如何实现雷电的准确观测、可靠预警是目前面临的难题。准确判定雷云运动轨迹，为雷电预测提供数据支持，是雷电预警的重要一环，目前尚未有较好的算法解决该问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自修正的雷云轨迹预测方法，其通过前期数据进行自我修正，提高模型的准确性和时效性。本发明可以有效的判定雷云运动的轨迹，为雷电预测提供支持。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自修正的雷云轨迹预测方法，其包括：

第一步，雷电电场探测器的分布；

第二步，雷云定位计算；

第三步，雷云轨迹预测；

第四步，雷云轨迹自修正分析。

所述第一步中雷电电场探测器分布具体为在选择在雷电电场中分布的三个雷电电场探测器，任意两个探测器探头之间的距离不超过雷电电场探测器的有效测量距离R，第一探测器的探头测到的雷电第一电场值为E₁、第二探测器的探头测到的雷电第二电场值为E₂、第三探测器的探头测到的雷电第三电场值为E₃。

所述第二步具体为雷云到三个探头的空间距离分别为到第一探测器探头的距离A₁、到第二探测器探头的距离A₃、到第三探测器探头的距离A₅，雷云对地面高度为H，雷云到第一探测器探头和第二探测器探头连线的第一垂直距离为A₂，雷云到第二探测器探头和第三探测器探头连线的垂直距离为A₄，雷云距离第二探测器探头的南北距离为L₂、东西距离为L₃、第一探测器探头和第二探测器探头的第一距离为l₁₂，第二探测器探头和第三探测器探头的第二距离l₂₃以及各探头测定的电场值均为已知量；

电场判断雷云的位置就是确定雷云对地面高度H和雷云距离第二探测器探头的南北距离L₂、东西距离L₃的数值，通过下列公式可以进行求解；

L₁+L₂＝l₁₂(1)

L₃+L₄＝l₃₄(2)

$L_1^2+A_2^2=A_1^2---\left(3\right)$

$L_2^2+A_2^2=A_3^2---\left(4\right)$

$L_3^2+A_4^2=A_3^2---\left(5\right)$

$L_4^2+A_4^2=A_5^2---\left(6\right)$

$L_2^2+H^2=A_4^2---\left(7\right)$

$L_3^2+H^2=A_2^2---\left(8\right)$

E₁×A₁＝E₂×A₃＝E₃×A₅(9)

所述第三步具体为根据雷云目前的坐标位置，结合风速、风向条件，预测出未来某一时刻的雷云的坐标；

假定雷云的坐标用X，Y，H表示，分别代表经度、维度、高度，雷云(0时刻)目前的坐标表示为x₀，y₀，h₀，风速与风向用矢量V表示，时间用t表示，雷云变化的轨迹是v和t的函数Ψ(t，v)，因此雷云未来时刻的轨迹可以表示为

X＝Ψ(t，v_x)+x₀

Y＝Ψ(t，v_y)+y₀

h＝Ψ(t，v_h)+h₀。

所述第四步具体为当雷云从0时刻到t1时刻，做出了预测，当到达T1时，对比预测结果和实际雷云位置，对函数。Ψ(t，v)进行修正，形成更加完善的(t，v)，然后带入公式中进行重新预测。

本发明的有益效果：

本发明述及的一种基于多数据运算的雷云定位方法，通过将雷云定位坐标与风速、风向相结合形成雷云轨迹运动预测模型，判断未来一段时间内的雷云走向。通过前期数据进行自我修正，提高模型的准确性和时效性。本发明可以有效的判定雷云运动的轨迹，为雷电预测提供支持。

附图说明

图1本发明提供的雷电轨迹预测示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种自修正的雷云轨迹预测方法，其包括：

第一步，雷电电场探测器的分布；

第二步，雷云定位计算；

第三步，雷云轨迹预测；

第四步，雷云轨迹自修正分析。

所述第一步中雷电电场探测器分布具体为在选择在雷电电场中分布的三个雷电电场探测器，任意两个探测器探头之间的距离不超过雷电电场探测器的有效测量距离R，第一探测器的探头测到的雷电第一电场值为E₁、第二探测器的探头测到的雷电第二电场值为E₂、第三探测器的探头测到的雷电第三电场值为E₃。

所述第二步具体为雷云到三个探头的空间距离分别为到第一探测器探头的距离A₁、到第二探测器探头的距离A₃、到第三探测器探头的距离A₅，雷云对地面高度为H，雷云到第一探测器探头和第二探测器探头连线的第一垂直距离为A₂，雷云到第二探测器探头和第三探测器探头连线的垂直距离为A₄，雷云距离第二探测器探头的南北距离为L₂、东西距离为L₃、第一探测器探头和第二探测器探头的第一距离为l₁₂，第二探测器探头和第三探测器探头的第二距离l₂₃以及各探头测定的电场值均为已知量；

电场判断雷云的位置就是确定雷云对地面高度H和雷云距离第二探测器探头的南北距离L₂、东西距离L₃的数值，通过下列公式可以进行求解；

L₁+L₂＝l₁₂(1)

L₃+L₄＝l₃₄(2)

$L_1^2+A_2^2=A_1^2---\left(3\right)$

$L_2^2+A_2^2=A_3^2---\left(4\right)$

$L_3^2+A_4^2=A_3^2---\left(5\right)$

$L_4^2+A_4^2=A_5^2---\left(6\right)$

$L_2^2+H^2=A_4^2---\left(7\right)$

$L_3^2+H^2=A_2^2---\left(8\right)$

E₁×A₁＝E₂×A₃＝E₃×A₅(9)

所述第三步具体为根据雷云目前的坐标位置，结合风速、风向条件，预测出未来某一时刻的雷云的坐标；

假定雷云的坐标用X，Y，H表示，分别代表经度、维度、高度，雷云(0时刻)目前的坐标表示为x₀，y₀，h₀，风速与风向用矢量V表示，时间用t表示，雷云变化的轨迹是v和t的函数Ψ(t，v)，因此雷云未来时刻的轨迹可以表示为

X＝Ψ(t，v_x)+x₀

Y＝Ψ(t，v_y)+y₀

h＝Ψ(t，v_h)+h₀。

所述第四步具体为当雷云从0时刻到t1时刻，做出了预测，当到达T1时，对比预测结果和实际雷云位置，对函数。Ψ(t，v)进行修正，形成更加完善的(t，v)，然后带入公式中进行重新预测。

以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

结合图1所示，一种基于多数据运算的雷云定位方法，包括：

1、一种基于多数据运算的雷云定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、雷电电场探测器探测距离R与雷电电场探测器布局的关系

如图1所示，雷电电场探测器布局如图1所示，1、2、3分别为三个雷电电场探头的位置，任意探头之间的距离不超过雷电电场探测器探测距离R，探头1测到的雷电电场值为E₁、探头2测到的雷电电场值为E₂、探头3测到的雷电电场值为E₃。

步骤2、雷云定位算法

如图1所示，雷云到三个探头的空间距离分别为A₁、A₃、A₅，雷云对地面高度为H，雷云到探头1和探头2连线的垂直距离为A₂，雷云到探头2和探头3连线的垂直距离为A₄，雷云距离探头2的南北距离为L₂、东西距离为L₃、探头1和探头2的距离l₁₂，探头2和探头3的距离l₂₃以及各探头测定的电场值均为已知量。

电场判断雷云的位置就是确定H和L₂、L₃的数值，通过下列公式可以进行求解。

L₁+L₂＝l₁₂(1)

L₃+L₄＝l₃₄(2)

$L_1^2+A_2^2=A_1^2---\left(3\right)$

$L_2^2+A_2^2=A_3^2---\left(4\right)$

$L_3^2+A_4^2=A_3^2---\left(5\right)$

$L_4^2+A_4^2=A_5^2---\left(6\right)$

$L_2^2+H^2=A_4^2---\left(7\right)$

$L_3^2+H^2=A_2^2---\left(8\right)$

E₁×A₁＝E₂×A₃＝E₃×A₅(9)

步骤3、雷云轨迹预测方法

雷云轨迹的预测即根据雷云目前的坐标位置，结合风速、风向条件，预测出未来某一时刻的雷云的坐标。

假定雷云的坐标用X，Y，H表示，分别代表经度、维度、高度，雷云(0时刻)目前的坐标表示为x₀，y₀，h₀，风速与风向用矢量V表示，时间用t表示，雷云变化的轨迹是v和t的函数Ψ(t，v)，因此雷云未来时刻的轨迹可以表示为

X＝Ψ(t，v_x)+x₀

Y＝Ψ(t，v_y)+y₀

h＝Ψ(t，v_h)+h₀

步骤4、自修正分析

当雷云从0时刻到t1时刻，做出了预测，当到达T1时，对比预测结果和实际雷云位置，对函数。Ψ(t，v)进行修正，形成更加完善的(t，v)，然后带入公式中进行重新预测。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种自修正的雷云轨迹预测方法，其特征在于，包括：

第一步，雷电电场探测器的分布；

第二步，雷云定位计算；

第三步，雷云轨迹预测；

第四步，雷云轨迹自修正分析。

2.如权利要求1所述的自修正的雷云轨迹预测方法，其特征在于：所述第一步中雷电电场探测器分布具体为在选择在雷电电场中分布的三个雷电电场探测器，任意两个探测器探头之间的距离不超过雷电电场探测器的有效测量距离R，第一探测器的探头测到的雷电第一电场值为E₁、第二探测器的探头测到的雷电第二电场值为E₂、第三探测器的探头测到的雷电第三电场值为E₃。

3.如权利要求1或2所述的自修正的雷云轨迹预测方法，其特征在于：所述第二步具体为雷云到三个探头的空间距离分别为到第一探测器探头的距离A₁、到第二探测器探头的距离A₃、到第三探测器探头的距离A₅，雷云对地面高度为H，雷云到第一探测器探头和第二探测器探头连线的第一垂直距离为A₂，雷云到第二探测器探头和第三探测器探头连线的垂直距离为A₄，雷云距离第二探测器探头的南北距离为L₂、东西距离为L₃、第一探测器探头和第二探测器探头的第一距离为l₁₂，第二探测器探头和第三探测器探头的第二距离l₂₃以及各探头测定的电场值均为已知量；

电场判断雷云的位置就是确定雷云对地面高度H和雷云距离第二探测器探头的南北距离L₂、东西距离L₃的数值，通过下列公式可以进行求解；

L₁+L₂＝l₁₂(1)

L₃+L₄＝l₃₄(2)

E₁×A₁＝E₂×A₃＝E₃×A₅(9)。

4.如权利要求1至3所述的自修正的雷云轨迹预测方法，其特征在于：所述第三步具体为根据雷云目前的坐标位置，结合风速、风向条件，预测出未来某一时刻的雷云的坐标；

假定雷云的坐标用X，Y，H表示，分别代表经度、维度、高度，雷云(0时刻)目前的坐标表示为x₀，y₀，h₀，风速与风向用矢量V表示，时间用t表示，雷云变化的轨迹是v和t的函数Ψ(t，v)，因此雷云未来时刻的轨迹可以表示为

X＝Ψ(t，v_x)+x₀

Y＝Ψ(t，v_y)+y₀

h＝Ψ(t，v_h)+h₀。

5.如权利要求1至4所述的自修正的雷云轨迹预测方法，其特征在于：所述第四步具体为当雷云从0时刻到t1时刻，做出了预测，当到达T1时，对比预测结果和实际雷云位置，对函数。Ψ(t，v)进行修正，形成更加完善的Ψ′(t，v)，然后带入公式中进行重新预测。