JP2020518821A - 衛星光・地上電波ハイブリッド落雷位置標定のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記で説明される本発明の利点は、さらなる利点と共に、添付の図面と併せて取り入れられる以下の説明を参照することによって、より良く理解することができる。図面は、必ずしも原寸に比例するとは限らず、代わりに、本発明の原理を示すことに一般的に重点が置かれる。
1)位置付けてからマージする
この実施形態では、衛星102及び地上センサ104は、雷閃光の検出及び位置付けを独立して行い、位置データをサーバコンピューティングデバイス106に送信する。次いで、サーバコンピューティングデバイス106は、どの信号が雷によるものか及びどの信号が雑音によるものかを決定するために、衛星102及び地上センサ104の各々から受信したそれぞれの位置を比較する。例えば、衛星データは、どの地上センサ位置が雑音によるものかを決定するために使用することができ、それにより、地上センサ104における通常の雑音低減ルーチンを緩和することができ、それにより、整合する数が増加する。
ステップ402では、サーバコンピューティングデバイス106は、各電波空電に対するピーク時間(tp)及びセンサ位置(ps)を見出す。
すべての電波空電に対してrが十分に小さい場合は、サーバコンピューティングデバイス106は、電波空電が位置に収束したと決定する。そうでなければ、サーバコンピューティングデバイス106は、最大残差rと関連付けられた電波空電を除去し、ステップ406に戻る。
この実施形態では、衛星光による位置は、地上センサネットワーク解に対する事前推測として使用される。これにより、地上ネットワーク解が大いに簡易化され、必要な演算時間が最小化される一方で落雷事象を位置付ける確率が最大化される。
センサが窓t0+D/c+/−既定の時間窓(例えば、4ms)内に電波空電を検出した場合は、このセンサは、グループを検出したと言える。
センサが離れ過ぎている場合は、空電データは考慮されない。
ステップ804では、サーバコンピューティングデバイス106は、衛星グループのグループ位置(lat,lon)(p0)及び時間(t0)を初期の推測位置として使用する。804における初期の推測t0、p0は、図4のステップ404において使用される初期の推測t0、p0よりはるかに正確であり、それにより、アルゴリズムがより速く収束することを理解すべきである。
収集体のすべての電波空電に対してrが十分に小さい場合は、サーバコンピューティングデバイス106は、収集体が位置に収束したと決定する。そうでなければ、サーバコンピューティングデバイス106は、最大残差rと関連付けられた電波空電を除去し、ステップ806に戻る。
Claims (48)
- 雷活動を位置付けるためのコンピュータ化方法であって、
サーバコンピューティングデバイスによって、地理的地域で起こっている雷活動を検出する衛星から、前記衛星によって検出された雷活動と関連付けられた位置座標及び時間データを受信するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、雷活動を検出する1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つから、前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つによって検出された雷活動に対する雷特徴データを捕捉するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、前記地上雷センサから捕捉した前記雷特徴データに基づいて多数の地上ポイント位置を生成するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、整合データの1つ又は複数のセットを識別するために、前記地上ポイント位置と前記衛星から受信した前記位置座標とを比較するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、整合データの各セットに対して、前記地上センサから捕捉した前記雷特徴データを補充して、前記衛星から受信した前記雷活動に対する前記位置座標を増加するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、前記雷活動に対する前記増加した位置座標を1つ又は複数のリモートコンピューティングデバイスに送信するステップと
を備える方法。 - 前記サーバコンピューティングデバイスが、前記衛星から前記検出された雷活動と関連付けられた光エネルギー情報を受信する、請求項1に記載の方法。
- 前記地上雷センサから捕捉された前記雷特徴データが、電波空電データを含む、請求項1に記載の方法。
- 多数の地上ポイント位置を生成するステップが、多数の前記地上雷センサから受信した前記電波空電データを組み合わせるステップと、前記地上ポイント位置を生成するために、到達時間三角測量アルゴリズムを使用して、前記組み合わせたデータを処理するステップとを含む、請求項3に記載の方法。
- 各地上ポイント位置が、位置、分類、推定ピーク電流及び推定位置精度を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記比較するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記増加するステップが、前記地上センサからの地理的座標、ピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記比較するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から第1の既定の距離外で起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象の第2の既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記増加するステップが、前記地上センサからのピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記比較するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間外に起こったか又は前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離外で起こったと決定するステップを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記増加するステップが、前記衛星と関連付けられたグループデータを変更せずにおくステップを含む、請求項10に記載の方法。
- 多数の地上ポイント位置を生成するステップが、
前記衛星から受信した前記位置座標から前記地上センサの各々の位置までの距離を決定するステップと、
前記衛星から受信した前記位置座標から既定の距離内に位置する各地上センサから前記電波空電データを得るステップと、
前記地上センサから得られた前記電波空電データの予想到達時間を決定するステップと、
既定の閾値内の予想到達時間を有する前記電波空電データを組み合わせて電波空電データの収集体にするステップと、
前記電波空電データと関連付けられた雷活動の位置を決定するステップと
をさらに備える請求項4に記載の方法。 - 前記電波空電データと関連付けられた雷活動の位置を決定するステップが、
a)前記電波空電データの収集体の各電波空電に対するピーク時間(tp)及びセンサ位置(ps)を見出すステップと、
b)前記地上センサから受信した地理的座標(p0)及び時間データ(t0)を初期の推測位置として割り当てるステップと、
c)|t−D(p,ps)/c−tp|を最小化する前記電波空電データの収集体の各電波空電に対する位置(p)及び時間(t)を決定するステップと、
d)方程式r=t−D(p,ps)/c−tpを使用して、前記電波空電データの収集体のすべての電波空電に対する残差値(r)を決定するステップと、
e)(r)が各電波空電に対する事前に定義された値を下回る場合は、前記電波空電に対して前記決定された位置に基づいて前記雷活動の位置を識別するステップと、
f)(r)が少なくとも1つの電波空電に対する事前に定義された値を下回らない場合は、前記事前に定義された値を上回る残差値(r)を有する電波空電を前記電波空電データの収集体から除去して、ステップc)に戻るステップと
を備える請求項12に記載の方法。 - 雷活動を位置付けるためのシステムであって、サーバコンピューティングデバイスを備えるシステムであり、前記サーバコンピューティングデバイスが、コンピュータ実行可能命令を格納するためのメモリと、前記コンピュータ実行可能命令を実行するためのプロセッサとを備え、前記プロセッサが、
地理的地域で起こっている雷活動を検出する衛星から、前記衛星によって検出された雷活動と関連付けられた位置座標及び時間データを受信するステップと、
雷活動を検出する1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つから、前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つによって検出された雷活動に対する雷特徴データを捕捉するステップと、
前記地上雷センサから捕捉した前記雷特徴データに基づいて多数の地上ポイント位置を生成するステップと、
整合データの1つ又は複数のセットを識別するために、前記地上ポイント位置と前記衛星から受信した前記位置座標とを比較するステップと、
整合データの各セットに対して、前記地上センサから捕捉した前記雷特徴データを補充して、前記衛星から受信した前記雷活動に対する前記位置座標を増加するステップと、
前記雷活動に対する前記増加した位置座標を1つ又は複数のリモートコンピューティングデバイスに送信するステップと
を行うという前記コンピュータ実行可能命令を実行する、システム。 - 前記サーバコンピューティングデバイスが、前記衛星から前記検出された雷活動と関連付けられた光エネルギー情報を受信する、請求項14に記載のシステム。
- 前記地上雷センサから捕捉された前記雷特徴データが、電波空電データを含む、請求項14に記載のシステム。
- 多数の地上ポイント位置を生成するステップが、多数の前記地上雷センサから受信した前記電波空電データを組み合わせるステップと、前記地上ポイント位置を生成するために、到達時間三角測量アルゴリズムを使用して、前記組み合わせたデータを処理するステップとを含む、請求項16に記載のシステム。
- 各地上ポイント位置が、位置、分類、推定ピーク電流及び推定位置精度を含む、請求項17に記載のシステム。
- 前記比較するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項17に記載のシステム。
- 前記増加するステップが、前記地上センサからの地理的座標、ピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップを含む、請求項19に記載のシステム。
- 前記比較するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から第1の既定の距離外で起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象の第2の既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項17に記載のシステム。
- 前記増加するステップが、前記地上センサからのピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップを含む、請求項21に記載のシステム。
- 前記比較するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間外に起こったか又は前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離外で起こったと決定するステップを含む、請求項17に記載のシステム。
- 前記増加するステップが、前記衛星と関連付けられたグループデータを変更せずにおくステップを含む、請求項23に記載のシステム。
- 多数の地上ポイント位置を生成するステップが、
前記衛星から受信した前記位置座標から前記地上センサの各々の位置までの距離を決定するステップと、
前記衛星から受信した前記位置座標から既定の距離内に位置する各地上センサから前記電波空電データを得るステップと、
前記地上センサから得られた前記電波空電データの予想到達時間を決定するステップと、
既定の閾値内の予想到達時間を有する前記電波空電データを組み合わせて電波空電データの収集体にするステップと、
前記電波空電データと関連付けられた雷活動の位置を決定するステップと
をさらに備える請求項17に記載のシステム。 - 前記電波空電データと関連付けられた雷活動の位置を決定するステップが、
a)前記電波空電データの収集体の各電波空電に対するピーク時間(tp)及びセンサ位置(ps)を見出すステップと、
b)前記地上センサから受信した地理的座標(p0)及び時間データ(t0)を初期の推測位置として割り当てるステップと、
c)|t−D(p,ps)/c−tp|を最小化する前記電波空電データの収集体の各電波空電に対する位置(p)及び時間(t)を決定するステップと、
d)方程式r=t−D(p,ps)/c−tpを使用して、前記電波空電データの収集体のすべての電波空電に対する残差値(r)を決定するステップと、
e)(r)が各電波空電に対する事前に定義された値を下回る場合は、前記電波空電に対して前記決定された位置に基づいて前記雷活動の位置を識別するステップと、
f)(r)が少なくとも1つの電波空電に対する事前に定義された値を下回らない場合は、前記事前に定義された値を上回る残差値(r)を有する電波空電を前記電波空電データの収集体から除去して、ステップc)に戻るステップと
を備える請求項25に記載のシステム。 - 雷活動を位置付けるためのコンピュータ化方法であって、
サーバコンピューティングデバイスによって、地理的地域で起こっている雷活動を検出する衛星から、前記衛星によって検出された雷活動と関連付けられた位置座標及び時間データを受信するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、雷活動を検出する1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つから、前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つによって検出された雷活動に対する雷特徴データを捕捉するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、前記衛星から受信した前記位置座標及び時間データに基づいて前記地理的地域に近接する前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つを識別するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、前記識別した地上雷センサからの前記雷特徴データを使用して、前記雷活動の位置を決定するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、前記雷活動の前記位置を1つ又は複数のリモートコンピューティングデバイスに送信するステップと
を備える方法。 - 前記サーバコンピューティングデバイスが、前記衛星から前記検出された雷活動と関連付けられた光エネルギー情報を受信する、請求項27に記載の方法。
- 前記地上雷センサから捕捉された前記雷特徴データが、電波空電データを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記雷活動の位置を決定するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記識別した地上センサからの地理的座標、ピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
- 前記雷活動の位置を決定するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から第1の既定の距離外で起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象の第2の既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記識別した地上センサからのピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップをさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 前記雷活動の位置を決定するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間外に起こったか又は前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離外で起こったと決定するステップを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記衛星と関連付けられたグループデータを変更せずにおくステップをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記地理的地域に近接する前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つを識別するステップが、
前記衛星から受信した前記位置座標から前記地上センサの各々の位置までの距離を決定するステップと、
前記衛星から受信した前記位置座標から既定の距離内に位置する各地上センサから前記電波空電データを得るステップと、
前記地上センサから得られた前記電波空電データの予想到達時間を決定するステップと、
既定の閾値内の予想到達時間を有する前記電波空電データを組み合わせて電波空電データの収集体にするステップと
を備える請求項27に記載の方法。 - a)前記電波空電データの収集体の各電波空電に対するピーク時間(tp)及びセンサ位置(ps)を見出すステップと、
b)前記地上センサから受信した地理的座標(p0)及び時間データ(t0)を初期の推測位置として割り当てるステップと、
c)|t−D(p,ps)/c−tp|を最小化する前記電波空電データの収集体の各電波空電に対する位置(p)及び時間(t)を決定するステップと、
d)方程式r=t−D(p,ps)/c−tpを使用して、前記電波空電データの収集体のすべての電波空電に対する残差値(r)を決定するステップと、
e)(r)が各電波空電に対する事前に定義された値を下回る場合は、前記電波空電に対して前記決定された位置に基づいて前記雷活動の位置を識別するステップと、
f)(r)が少なくとも1つの電波空電に対する事前に定義された値を下回らない場合は、前記事前に定義された値を上回る残差値(r)を有する電波空電を前記電波空電データの収集体から除去して、ステップc)に戻るステップと
をさらに備える請求項36に記載の方法。 - 雷活動を位置付けるためのシステムであって、サーバコンピューティングデバイスを備えるシステムであり、前記サーバコンピューティングデバイスが、コンピュータ実行可能命令を格納するためのメモリと、前記コンピュータ実行可能命令を実行するためのプロセッサとを備え、前記プロセッサが、
地理的地域で起こっている雷活動を検出する衛星から、前記衛星によって検出された雷活動と関連付けられた位置座標及び時間データを受信するステップと、
雷活動を検出する1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つから、前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つによって検出された雷活動に対する雷特徴データを捕捉するステップと、
前記衛星から受信した前記位置座標及び時間データに基づいて前記地理的地域に近接する前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つを識別するステップと、
前記識別した地上雷センサからの前記雷特徴データを使用して、前記雷活動の位置を決定するステップと、
前記雷活動の前記位置を1つ又は複数のリモートコンピューティングデバイスに送信するステップと
を行うという前記コンピュータ実行可能命令を実行する、システム。 - 前記サーバコンピューティングデバイスが、前記衛星から前記検出された雷活動と関連付けられた光エネルギー情報を受信する、請求項38に記載のシステム。
- 前記地上雷センサから捕捉された前記雷特徴データが、電波空電データを含む、請求項38に記載のシステム。
- 前記雷活動の位置を決定するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項38に記載のシステム。
- 前記識別した地上センサからの地理的座標、ピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップをさらに含む、請求項41に記載のシステム。
- 前記雷活動の位置を決定するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間内に起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象から第1の既定の距離外で起こり、前記衛星によって検出された前記落雷事象の第2の既定の距離内で起こったと決定するステップを含む、請求項38に記載のシステム。
- 前記識別した地上センサからのピーク電流及び分類を前記衛星と関連付けられたグループデータに追加するステップをさらに含む、請求項43に記載のシステム。
- 前記雷活動の位置を決定するステップが、1つ又は複数の前記地上センサによって検出された落雷事象が、前記衛星によって検出された落雷事象の既定の時間外に起こったか又は前記衛星によって検出された前記落雷事象から既定の距離外で起こったと決定するステップを含む、請求項38に記載のシステム。
- 前記衛星と関連付けられたグループデータを変更せずにおくステップをさらに含む、請求項45に記載のシステム。
- 前記地理的地域に近接する前記1つ又は複数の地上雷センサの少なくとも1つを識別するステップが、
前記衛星から受信した前記位置座標から前記地上センサの各々の位置までの距離を決定するステップと、
前記衛星から受信した前記位置座標から既定の距離内に位置する各地上センサから前記電波空電データを得るステップと、
前記地上センサから得られた前記電波空電データの予想到達時間を決定するステップと、
既定の閾値内の予想到達時間を有する前記電波空電データを組み合わせて電波空電データの収集体にするステップと
を備える請求項38に記載のシステム。 - a)前記電波空電データの収集体の各電波空電に対するピーク時間(tp)及びセンサ位置(ps)を見出すステップと、
b)前記地上センサから受信した地理的座標(p0)及び時間データ(t0)を初期の推測位置として割り当てるステップと、
c)|t−D(p,ps)/c−tp|を最小化する前記電波空電データの収集体の各電波空電に対する位置(p)及び時間(t)を決定するステップと、
d)方程式r=t−D(p,ps)/c−tpを使用して、前記電波空電データの収集体のすべての電波空電に対する残差値(r)を決定するステップと、
e)(r)が各電波空電に対する事前に定義された値を下回る場合は、前記電波空電に対して前記決定された位置に基づいて前記雷活動の位置を識別するステップと、
f)(r)が少なくとも1つの電波空電に対する事前に定義された値を下回らない場合は、前記事前に定義された値を上回る残差値(r)を有する電波空電を前記電波空電データの収集体から除去して、ステップc)に戻るステップと
をさらに備える請求項47に記載のシステム。
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