KR101531225B1 - 대류 세포 이동 경로 예측 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대류 세포 이동 경로 예측 시스템 및 그의 제어 방법을 개시한다. 즉, 본 발명은 기상 레이더 영상 내에서 대류 세포를 탐지하고, 미리 저장된 복수의 정보를 근거로 상기 탐지된 대류 세포의 이동 경로를 예측함으로써, 낙뢰를 포함하는 대류 세포에 대한 다양한 정보를 사전에 안내할 수 있다.

Description

대류 세포 이동 경로 예측 시스템 및 그의 제어 방법{System for predicting path of convective cell and control method thereof}
본 발명은 대류 세포 이동 경로 예측 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 기상 레이더 영상 내에서 대류 세포를 탐지하고, 미리 저장된 복수의 정보를 근거로 상기 탐지된 대류 세포의 이동 경로를 예측하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
기상 레이더는 전자기파를 발사하여 기상학적 목표물에 반사 또는 산란되어 오는 전파 신호의 크기를 계산하는 장비로써, 넓은 영역(예를 들어 240km 정도의 유효 관측 반경)을 매우 빠르게(예를 들어 10분 간격) 감시하여, 넓은 영역의 강수량을 산출하는 원격 탐사 장비 중 하나이다.
이러한 기상 레이더는 감시 영역의 대류 세포를 탐지하는데, 해당 대류 세포의 이동 경로를 예측하는 방법을 제공하지 않는다.
한국등록특허 제10-0931950호 [명칭: 기상레이더의 강수 유형 구분 방법]
본 발명의 목적은 기상 레이더 영상 내에서 대류 세포를 탐지하고, 미리 저장된 복수의 정보를 근거로 상기 탐지된 대류 세포의 이동 경로를 예측하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 대류 세포 이동 경로 예측 시스템은 대류 세포 이동 경로 예측 시스템에 있어서, 기상 레이더를 통해 감지된 레이더 영상 내에 존재하는 하나 이상의 대류 세포를 탐지하고, 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 전송하는 기상 레이더 센터 시스템; 및 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 및 미리 설정된 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초한 대류 세포의 발달을 예측하고, 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 결과를 표시하는 단말을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 단말은, 미리 설정된 복수의 예측 시간별 경로를 예측할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 단말은, 상기 미리 설정된 과거 정보에서 분석된 과거의 변화 경향을 근거로 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 대류 세포의 발달 예측 결과는, 상기 미리 설정된 과거 정보의 참고 수를 근거로 상기 참고 수가 많을수록 위치의 오차 범위가 줄어들고, 상기 참고 수가 적을수록 상기 위치의 오차 범위가 커질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법은 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법에 있어서, 기상 레이더 센터 시스템을 통해, 감지된 레이더 영상 내에 존재하는 하나 이상의 대류 세포를 탐지하고, 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 상기 단말에 전송하는 단계; 상기 단말을 통해, 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 및 미리 설정된 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초한 대류 세포의 발달을 예측하는 단계; 및 상기 단말을 통해, 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 결과를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 대류 세포의 발달을 예측하는 단계는, 상기 미리 설정된 과거 정보에서 분석된 과거의 변화 경향을 근거로 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측할 수 있다.
본 발명은 기상 레이더 영상 내에서 대류 세포를 탐지하고, 미리 저장된 복수의 정보를 근거로 상기 탐지된 대류 세포의 이동 경로를 예측함으로써, 낙뢰를 포함하는 대류 세포에 대한 다양한 정보를 사전에 안내할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 CAPPI를 생성하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위험 기상과 관련된 반사도 세포를 식별하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변화율에 따른 위치 오차를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 최소 히스토리 개수에 따른 위치 오차와 범위를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위치 오차 범위를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 나타낸 도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 낙뢰가 관측된 대류 세포의 발달 상태를 나타낸 도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 발달 상태를 나타낸 도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대류 세포 이동 경로 예측 시스템(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 대류 세포 이동 경로 예측 시스템(10)은 기상 레이더 센터 시스템(100) 및 단말(200)로 구성된다. 도 1에 도시된 대류 세포 이동 경로 예측 시스템(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 대류 세포 이동 경로 예측 시스템(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 대류 세포 이동 경로 예측 시스템(10)이 구현될 수도 있다.
상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 기상 레이더(미도시)를 통해 감지된(촬영된/수집된/관측된/탐지된) 레이더 영상 내에 존재하는 하나 이상의 대류 세포를 탐지한다.
즉, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 3차원 CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator)를 생성하고, 위험 기상과 관련된 반사도 세포(또는 반사도 셀)를 식별한다. 이때, 상기 3차원 CAPPI를 생성하는 단계는 레이더 반사도 데이터의 좌표 변환을 수행하는 단계이다. 또한, 상기 위험 기상과 관련된 반사도 세포를 식별하는 단계는 좌표변환된 3차원 CAPPI 자료에서 대류 세포(또는 대류성 스톰: convective storm)을 검출하고, 상기 검출된 대류 세포의 속성을 정량화하여 제공하는 단계이다.
여기서, 상기 3차원 CAPPI를 생성하는 과정은 도 2와 같이 수행된다.
상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 레이더 반사도 데이터를 수집한다(S210).
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 수집된 레이더 반사도 데이터를 극좌표계 상에 레이더 볼륨 데이터로 표시한다(S220).
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 레이더 볼륨 데이터에 대한 좌표 변환을 수행한다. 즉, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 극좌표계 상에 표시된 레이더 볼륨 데이터를 직교좌표계의 3차원 반사도 장으로 변환한다(S230).
이를 통해, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 3차원 CAPPI(또는 격자) 자료를 생성한다.
또한, 상기 위험 기상과 관련된 반사도 세포를 식별하는 과정은 도 3과 같이 수행된다.
상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 격자점 성분(element)에서 점진적으로 1차원 성분(segment), 2차원 성분(component) 및 3차원 성분(스톰 3D)을 식별하는 3차원 CAPPI 자료에서 대류성 스톰을 검출하는 단계를 수행한다. 이때, 격자점 성분의 판별은 미리 설정된 반사도 임계치를 이용한다.
즉, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 반사도 임계치를 초과하는 반사도를 가진 모든 격자점(element)을 3차원 레이더 반사도 자료에서 판별하고, 상기 판별된 모든 격자점에 대해 개별 식별 번호를 부여(또는 설정)하여, 엘리먼트를 판별한다(S310).
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 전체 격자점들의 x 좌표와 y 좌표를 검색하여 y 좌표가 동일하며 x 좌표가 인접한 격자점들을 1차원 성분(segment)으로 판별하고, 상기 판별된 1차원 성분에 대해 식별 번호를 부여한다(S320).
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 전체 1차원 성분(segment)들의 y 좌표를 검색하여 y 좌표가 인접한 1차원 성분(segment)들을 2차원 성분(component)으로 판별한다(S330).
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 전체 2차원 성분(component)들을 z 방향(또는 연직 방향)으로 검색하여 z 좌표가 인접한 2차원 성분(component)들을 3차원 성분(스톰 3D), 즉 3차원 반사도 셀로 판별한다(S340).
이와 같이, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 3차원 레이더 반사도 자료에서 위험 기상(예를 들어 뇌우, 우박, 호우 등 포함)과 연관된 반사도 셀(또는 대류 세포)을 판별하기 위해서 미리 설정된 임계치 방법(threshold method)을 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 반사도 임계치와 부피 임계치를 사용하여 대류 세포를 판별한다.
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 3차원 레이더 반사도 셀에 대해서 미리 설정된 부피 임계치를 기준으로 필터링을 수행한다.
즉, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 3차원 레이더 반사도 셀 중 상기 부피 임계치보다 작은 값이 있는지 확인(또는 판별/필터링)한다(S350).
상기 확인 결과, 상기 부피 임계치보다 부피가 작은 3차원 성분(스톰 3D)이 있는 경우, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 부피 임계치보다 부피가 작은 3차원 성분을 최종 판별에서 제외한다(S360).
또한, 상기 확인 결과, 상기 부피 임계치보다 부피가 크거나 같은 3차원 성분이 있는 경우, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 해당 3차원 성분을 x-y 평면으로 투영하여 2차원 반사도 셀(스톰 2D)로 탐지한다.
즉, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 판별된 3차원 성분(스톰 3D)을 2차원의 x, y 평면으로 투영하여 2차원 반사도 셀로 변환하고, 상기 변환된 2차원 반사도 셀을 표시한다. 이때, 상기 부피 임계치보다 부피가 큰 3차원 반사도 셀은 대류 세포로 검출되며, 2차원 반사도 셀은 타원으로 표시된다(S370).
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 3차원 반사도 셀과 2차원 반사도 셀로부터 3차원 속성 정보(예를 들어 3차원 중심 위치, 부피, 최대 반사도, 평균 반사도, 최대 반사도의 고도 및 위치 등 포함)와 2차원 속성 정보(예를 들어, 면적, 중심 위치, 대표 타원의 장축과 단축의 길이, 장축의 기울기, 연직적분액체수함량, 연직적분액체수함량밀도, 상층연직적분액체수함량 등 포함)를 산출하여 정량적인 수치 정보를 제공한다(S380).
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 검출한 대류 세포 및 상기 산출한 속성 정보를 근거로 CMAX(Cloumn Maximum) 및 스톰2D 영상으로 표시한다. 여기서, CMAX 영상은 볼륨 관측 자료 각각의 column에서 가장 강한 에코 부분만을 평면상에 표출한 것이다(S390).
이와 같이, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 판별된 3차원 반사도 셀의 필터링과, 2차원 반사도 셀로의 변환 및 2차원과 3차원 반사도 셀로부터 각각의 속성 정보를 산출하는 과정을 통해 상기 판별된 3차원 반사도 셀의 속성을 산출할 수 있다.
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보(예를 들어 상기 산출된 3차원 반사도 셀의 속성 정보, 상기 산출된 2차원 반사도 셀의 속성 정보 등 포함)를 상기 단말(200)에 전송한다.
상기 단말(200)은 스마트 폰(Smart Phone), 휴대 단말기(Portable Terminal), 이동 단말기(Mobile Terminal), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant: PDA), PMP(Portable Multimedia Player) 단말기, 텔레매틱스(Telematics) 단말기, 내비게이션(Navigation) 단말기, 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 슬레이트 PC(Slate PC), 태블릿 PC(Tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(Wearable Device, 예를 들어, 워치형 단말기(Smartwatch), 글래스형 단말기(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display) 등 포함), 와이브로(Wibro) 단말기, IPTV(Internet Protocol Television) 단말기, 스마트 TV, 디지털방송용 단말기, AVN(Audio Video Navigation) 단말기, A/V(Audio/Video) 시스템, 플렉시블 단말기(Flexible Terminal) 등과 같은 다양한 단말기에 적용될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 단말(200)은 통신부(210), 저장부(220), 표시부(230) 및 제어부(240)로 구성된다. 도 4에 도시된 단말(200)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 4에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 단말(200)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 단말(200)이 구현될 수도 있다.
상기 통신부(210)는 유/무선 통신망을 통해 내부의 임의의 구성 요소 또는 외부의 임의의 적어도 하나의 단말기와 통신 연결한다. 이때, 상기 외부의 임의의 단말기는 기상 레이더 센터 시스템(100) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN: WLAN), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등이 포함될 수 있다. 또한, 근거리 통신 기술로는, 블루투스(Bluetooth), 와이 파이(Wi-Fi), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication: NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), BLE(Bluetooth Low Energy) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는, 전력선 통신(Power Line Communication: PLC), USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 통신부(210)는 유니버설 시리얼 버스(Universal Serial Bus: USB)를 통해 상기 단말기와 정보를 상호 전송할 수 있다.
또한, 상기 통신부(210)는 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)으로부터 전송되는 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 수신한다.
상기 저장부(220)는 다양한 사용자 인터페이스(User Interface: UI), 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface: GUI) 등을 저장한다.
또한, 상기 저장부(220)는 상기 단말(200)이 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장한다.
또한, 상기 저장부(220)는 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 단말(200)은 인터넷(internet)상에서 저장부(220)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 상기 웹 스토리지와 관련되어 동작할 수도 있다.
또한, 상기 저장부(220)는 상기 통신부(210)를 통해 수신된 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 등을 저장한다.
상기 표시부(230)는 상기 제어부(240)의 제어에 의해 상기 저장부(220)에 저장된 사용자 인터페이스 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 다양한 메뉴 화면 등과 같은 다양한 콘텐츠를 표시할 수 있다. 여기서, 상기 표시부(230)에 표시되는 콘텐츠는 다양한 텍스트 또는 이미지 데이터(각종 정보 데이터 포함)와 아이콘, 리스트 메뉴, 콤보 박스 등의 데이터를 포함하는 메뉴 화면 등을 포함한다. 또한, 상기 표시부(230)는 터치 스크린 일 수 있다.
또한, 상기 표시부(230)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display: TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display), LED(Light Emitting Diode) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시부(230)는 상기 제어부(240)의 제어에 의해 상기 통신부(210)를 통해 수신된 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 등을 표시한다.
상기 제어부(240)는 상기 단말(200)의 전반적인 제어 기능을 실행한다.
또한, 상기 제어부(240)는 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 및 미리 설정된 과거 정보(또는 과거 추적한 대류 세포에 대한 정보)(예를 들어 과거 낙뢰가 관측된 대류 세포의 추적 결과, 과거 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 추적 결과, 과거 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 이동 경로 등 포함)를 근거로 선형 증감에 기초한 대류 세포(또는 대류 셀)의 발달을 예측한다. 이때, 상기 단말(200)은 미리 설정된 제 1 시간, 제 2 시간 등에 따라 복수의 경로(또는 복수의 예측 시간별 경로)를 예측할 수 있다.
즉, 상기 단말(200)은 스톰이 직선을 따라 이동하는 경향이 있고, 스톰의 성장 및 소멸은 선형 경향성을 따른다는 가정하에, 미리 설정된 과거 정보(예를 들어 최소 6개의 과거 정보)를 근거로 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측한다. 이때, 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 시, 상기 단말(200)은 대류 세포의 이동 및 강도에 대한 선형 증감 및/또는 포물형 증감을 반영(또는 적용)할 수 있다. 또한, 상기 단말(200)은 상기 미리 설정된 과거 정보에서 분석된 과거의 변화 경향(또는 과거 추적한 대류 세포에서 분석된 과거 추적한 대류 세포의 변화 경향)에 근거하여(또는 반영하여) 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측한다. 여기서, 상기 선형 증감은 상기 과거 정보에서 지수적으로 감소하는 가중치를 두어 산출되는 시간에 따른 변화율을 포함한다(또는 대응한다). 일 예로, 상기 변화율(0 < α ≤ 1)은 알파로 표시되며, 본 발명의 실시예에서는 0.7로 설정한다. 이때, 상기 변화율 0.7은 우리 나라의 여름철의 탐지 및 추적된 대류 세포 자료를 근거로 설정된 값이다.
즉, 과거 추적한 대류 세포가 30분 이상 추적 가능할 때, 상기 변화율(또는 알파값)에 따른 위치 오차를 나타낸 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(240)는 복수의 최소 히스토리(minimum history)를 이용한 결과를 통해, 상기 변화율이 가장 적은 오차를 나타내는 0.7을 적용한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 예측을 긴 시간 할수록 위치 오차가 커지며, 이로 인해 최소 히스토리 개수에 따른 위치 오차와 범위를 결정할 수 있다.
또한, 추적된 최소 히스토리가 많을수록 예측된 위치 오차가 작아진다.
또한, 상기 제어부(240)는 과거 자료의 참고 수(또는 인용 수)에 따라 위치의 오차 범위를 서로 다르게 적용한다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(240)는 2개를 기초로 할 때에는 범위를 더 크게 적용하여, 2개보다 더 많은 수를 기초로 할 때에는 범위를 상대적으로 더 작게 적용한다. 여기서, 상기 도 7에 도시된 30분 예측에서 변화율이 0.7이고 10분간의 과거 자료(또는 2개의 추적 결과)가 있는 경우에는, 8.468km의 위치 오차를 가진다. 또한, 상기 도 7에 도시된 30분 예측에서 변화율이 0.7이고 20분간의 과거 자료(또는 3개의 추적 결과)가 있는 경우에는, 6.164의 위치 오차를 가진다.
또한, 상기 제어부(240)는 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 결과를 상기 저장부(220)에 저장한다.
또한, 상기 제어부(240)는 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 결과를 상기 표시부(220)에 표시한다. 이때, 상기 대류 세포의 발달 예측 결과는 상기 대류 세포의 종류(예를 들어 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포, 낙뢰가 관측된 대류 세포)에 따라 다르게 나타날 수 있다.
즉, 상기 제어부(240)는 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포를 추적하고, 상기 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포에 대한 이동 경로 예측 결과를 상기 저장부(220)에 저장하고 상기 표시부(230)에 표시한다.
또한, 상기 제어부(240)는 낙뢰가 관측된 대류 세포를 추적하고, 상기 낙뢰가 관측된 대류 세포에 대한 이동 경로 예측 결과를 상기 저장부(220)에 저장하고 상기 표시부(230)에 표시한다.
이와 같이, 기상 레이더 영상 내에서 대류 세포를 탐지하고, 미리 저장된 복수의 정보를 근거로 상기 탐지된 대류 세포의 이동 경로를 예측할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법을 도 1 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 기상 레이더 센터 시스템(100)은 기상 레이더(미도시)를 통해 감지된(촬영된/수집된/관측된/탐지된) 레이더 영상 내에 존재하는 하나 이상의 대류 세포를 탐지한다.
또한, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 상기 단말(200)에 전송한다.
일 예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)은 상기 기상 레이더를 통해 감지된 레이더 영상 내에 존재하는 하나 이상의 대류 세포를 탐지하고, 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 상기 단말(200)에 전송한다(S810).
이후, 상기 단말(200)은 상기 기상 레이더 센터 시스템(100)으로부터 전송되는 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 수신한다.
또한, 상기 단말(200)은 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 및 미리 설정된 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초한 대류 세포(또는 대류 셀)의 발달(또는 대류 세포의 이동 경로)을 예측한다. 이때, 상기 단말(200)은 미리 설정된 제 1 시간, 제 2 시간 등에 따라 복수의 경로(또는 복수의 예측 시간별 경로)를 예측할 수 있다.
즉, 상기 단말(200)은 스톰이 직선을 따라 이동하는 경향이 있고, 스톰의 성장 및 소멸은 선형 경향성을 따른다는 가정하에, 미리 설정된 과거 정보(예를 들어 최소 6개의 과거 정보)를 근거로 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포의 발달(또는 상기 하나 이상의 대류 세포의 이동 경로)을 예측한다. 이때, 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 시, 상기 단말(200)은 대류 세포의 이동 및 강도에 대한 선형 증감 및/또는 포물형 증감을 반영(또는 적용)할 수 있다. 또한, 상기 단말(200)은 상기 미리 설정된 과거 정보에서 분석된 과거의 변화 경향에 근거하여(또는 반영하여) 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측한다. 여기서, 상기 선형 증감은 상기 과거 정보에서 지수적으로 감소하는 가중치를 두어 산출되는 시간에 따른 변화율을 포함한다(또는 대응한다).
일 예로, 상기 단말(200)은 미리 설정된 3년간의 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초한 상기 수신된 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측한다. 이때, 상기 단말(200)은 30분 예측으로 상기 대류 세포의 발달을 예측하고, 60분 예측으로 상기 대류 세포의 발달을 예측한다(S820).
이후, 상기 단말(200)은 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 결과를 저장 및 표시한다. 이때, 상기 대류 세포의 발달 예측 결과는 상기 대류 세포의 종류(예를 들어 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포, 낙뢰가 관측된 대류 세포)에 따라 다르게 나타날 수 있다.
즉, 상기 단말(200)은 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포를 추적하고, 상기 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포에 대한 이동 경로 예측 결과를 저장 및 표시한다.
또한, 상기 단말(200)은 낙뢰가 관측된 대류 세포를 추적하고, 상기 낙뢰가 관측된 대류 세포에 대한 이동 경로 예측 결과를 저장 및 표시한다.
일 예로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 낙뢰가 관측된 대류 세포의 예측된 이동 경로(1010)에 대해서, 상기 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초하여 예측된 대류 세포의 발달 상태(1021, 1022)를 표시한다. 이때, 상기 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 현 시점에 근접한 시각의 예측된 대류 세포의 발달 상태(1021)의 반경이 현 시점에서 상대적으로 먼 시각의 예측된 대류 세포의 발달 상태(1022)의 반경보다 더 작다. 또한, 상기 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 실제 대류 세포의 이동 경로(1030) 및 과거 낙뢰가 관측된 대류 세포의 추적 결과(1040)를 표시한다.
다른 일 예로, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 낙뢰가 관측된 대류 세포의 예측된 이동 경로(1110)에 대해서, 상기 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초하여 예측된 대류 세포의 발달 상태(1121, 1122)를 표시한다. 또한, 상기 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 실제 대류 세포의 이동 경로(1130) 및 과거 낙뢰가 관측된 대류 세포의 추적 결과(1140)를 표시한다.
또 다른 일 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 예측된 이동 경로(1210)에 대해서, 상기 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초하여 예측된 대류 세포의 발달 상태(1221, 1222)를 표시한다. 또한, 상기 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 과거 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 이동 경로(1230) 및 과거 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 추적 결과(1240)를 표시한다.
또 다른 일 예로, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 예측된 이동 경로(1310)에 대해서, 상기 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초하여 예측된 대류 세포의 발달 상태(1321, 1322)를 표시한다. 또한, 상기 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 단말(200)은 과거 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 이동 경로(1130) 및 과거 낙뢰가 관측되지 않은 대류 세포의 추적 결과(1140)를 표시한다(S830).
본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 기상 레이더 영상 내에서 대류 세포를 탐지하고, 미리 저장된 복수의 정보를 근거로 상기 탐지된 대류 세포의 이동 경로를 예측하여, 낙뢰를 포함하는 대류 세포에 대한 다양한 정보를 사전에 안내할 수 있다.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 기상 레이더 영상 내에서 대류 세포를 탐지하고, 미리 저장된 복수의 정보를 근거로 상기 탐지된 대류 세포의 이동 경로를 예측함으로써, 낙뢰를 포함하는 대류 세포에 대한 다양한 정보를 사전에 안내할 수 있는 것으로 대류 세포 탐지 분야, 스톰 예측 분야, 날씨 예보 분야 등에서 광범위하게 이용될 수 있다.
10: 대류 세포 이동 경로 예측 시스템
100: 기상 레이더 센터 시스템 200: 단말
210: 통신부 220: 저장부
230: 제어부 240: 표시부

Claims (7)

  1. 대류 세포 이동 경로 예측 시스템에 있어서,
    기상 레이더를 통해 감지된 레이더 영상 내에 존재하는 하나 이상의 대류 세포를 탐지하고, 3차원 반사도 셀의 속성 정보와 2차원 반사도 셀의 속성 정보를 포함하는 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 전송하는 기상 레이더 센터 시스템; 및
    상기 전송된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 및 미리 설정된 과거 추적한 대류 세포에 대한 정보인 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초한 대류 세포의 발달을 예측하고, 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 결과를 표시하는 단말을 포함하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말은,
    미리 설정된 복수의 예측 시간별 경로를 예측하는 것을 특징으로 하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말은,
    상기 미리 설정된 과거 추적한 대류세포에 대한 정보인 과거 정보에서 분석된 과거 추적한 대류 세포의 변화 경향을 근거로 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측하는 것을 특징으로 하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 대류 세포의 발달 예측 결과는,
    상기 미리 설정된 과거 정보의 참고 수를 근거로 상기 참고 수가 많을수록 위치의 오차 범위가 줄어들고, 상기 참고 수가 적을수록 상기 위치의 오차 범위가 커지는 것을 특징으로 하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템.
  5. 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법에 있어서,
    기상 레이더 센터 시스템을 통해, 감지된 레이더 영상 내에 존재하는 하나 이상의 대류 세포를 탐지하고, 3차원 반사도 셀의 속성 정보와 2차원 반사도 셀의 속성 정보를 포함하는 상기 탐지된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보를 단말에 전송하는 단계;
    상기 단말을 통해, 상기 전송된 하나 이상의 대류 세포에 대한 정보 및 미리 설정된 과거 추적한 대류 세포에 대한 정보인 과거 정보를 근거로 선형 증감에 기초한 대류 세포의 발달을 예측하는 단계; 및
    상기 단말을 통해, 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달 예측 결과를 표시하는 단계를 포함하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 대류 세포의 발달을 예측하는 단계는,
    상기 미리 설정된 과거 추적한 대류세포에 대한 정보인 과거 정보에서 분석된 과거 추적한 대류 세포의 변화 경향을 근거로 상기 하나 이상의 대류 세포의 발달을 예측하는 것을 특징으로 하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 대류 세포의 발달 예측 결과는,
    상기 미리 설정된 과거 정보의 참고 수를 근거로 상기 참고 수가 많을수록 위치의 오차 범위가 줄어들고, 상기 참고 수가 적을수록 상기 위치의 오차 범위가 커지는 것을 특징으로 하는 대류 세포 이동 경로 예측 시스템의 제어 방법.
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