KR20160068124A - Downburst detection system and method using the radar radial velocity - Google Patents

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Abstract

Provided are a system and a method for detecting a downburst using a radar radial velocity. According to the present invention, the system is able to detect a downburst by detecting upper convergence which concurrently occurs with lower divergence, when the downburst is created, by using a radar elevation angle PPI radial velocity and reflectance data. Accordingly, a downburst detection accuracy rate of the present invention may be substantially higher than a downburst detection accuracy rate detected by only considering a lower divergence pattern.

Description

레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템 및 방법{Downburst detection system and method using the radar radial velocity}[0001] The present invention relates to a downburst detection system and method using a radar line velocity,

본 발명은 다운버스트 탐지 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 레이더 시선속도 자료를 이용해 다운버스트 발생시 나타나는 하층 발산 패턴과 상층 수렴 패턴을 동시에 고려함으로써 다운버스트 탐지 정확도를 향상시킬 수 있는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a down-burst detection technique, and more particularly, to a radar line-of-sight detection method capable of improving down-burst detection accuracy by simultaneously considering a lower-layer divergence pattern and an upper- The present invention relates to a down-burst detection system and method.

다운버스트(downburst)는 강한 바람시어가 좁은 지역에서 매운 짧은 시간에 발생하기 때문에 예측하기 어려운 기상 현상 중 하나이지만 도플러 레이더로 관측된 신호의 특성을 이용하여 탐지할 수 있다. The downburst is one of the unpredictable meteorological phenomena because strong wind shear occurs in a short span of time in a small area, but can be detected using the characteristics of the signal observed with the Doppler radar.

도플러 레이더를 이용한 다운버스트 탐지 알고리즘은 주로 미국에서 연구되어 왔으나 최근 한국에서 도플러 기상레이더 네트워크를 이용한 다운버스트 알고리즘(Downburst wind shear detecting algorithm using radar Doppler velocity)이 최초로 개발되었다.The downburst detection algorithm using Doppler radar has been mainly studied in the USA. However, the downburst algorithm using the Doppler weather radar network (the radar Doppler velocity) has been developed for the first time in Korea.

이 알고리즘은 다운버스트 발생시 도플러 레이더의 시선속도장에서 나타나는 특성 중 하나인 하층의 발산 패턴을 탐지하고 반사도, 시어크기, 발생 고도, 면적의 임계값에 따라 분류하여 다운버스트를 탐지하는 알고리즘이다. This algorithm detects the downburst by detecting the divergence pattern of the lower layer, which is one of the characteristics appearing in the field velocity field of the Doppler radar when the downburst occurs, and classifying it according to the reflectivity, sheer size, altitude and area threshold.

그러나 다운버스트가 발생했을 때 나타나는 하층 발산 특성만을 이용하기 때문에 다양한 기상 현상에서 나타나는 수평 시어가 다운버스트로 잘못 탐지되는 문제점이 있다.However, since only the lower divergence characteristic that occurs when a downburst occurs is used, there is a problem that the horizontal shear that appears in various weather phenomena is erroneously detected as a downburst.

상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 본 발명은, 레이더 시선속도를 이용해 다운버스트 발생시 나타나는 하층 발산 패턴과 함께 상층 수렴 패턴을 동시에 고려함으로써 다운버스트 탐지 정확도를 향상시킬 수 있는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a down burst detection method using a radar line speed that can improve a down burst detection accuracy by simultaneously considering an upper layer convergence pattern and a lower layer divergence pattern, And to provide a detection system and method.

즉, 본 발명은 도플러 레이더의 시선속도를 이용하여 고도 2 km 이내에서 발생하는 다운버스트의 수평 발산 영역을 탐지하고, 동시에 고도 2 km 이상에서 수렴 영역을 탐지하고, 탐지된 수평 발산 영역과 수렴 영역을 비교하여 일치하는 영역 존재 시 다운버스트로 결정함으로써 다운버스트의 탐지 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 다운버스트 탐지 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.That is, the present invention detects a horizontal divergence region of a downburst occurring within an altitude of 2 km by using a gaze velocity of a Doppler radar, detects a convergence region at an altitude of 2 km or more and detects a convergence region And determining a down burst in the presence of a matching area, thereby further improving the detection accuracy of the down burst.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 도플러 기상레이더 관측 자료를 수집하는 자료수집부-상기 관측 자료는 레이더 PPI(Plan-Position Indicator) 시선속도 자료 및 레이더 PPI 반사도 자료를 포함함-;According to another aspect of the present invention, there is provided a data collection unit for collecting observation data of Doppler weather radar, the observation data including radar PPI (Plan-Position Indicator) line speed data and radar PPI reflectivity data. -;

수집된 최하층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 음의 시선속도에서 양의 시선속도로 변화하는 시선속도의 발산 패턴을 찾아 시어 세그먼트로 탐지하고, 탐지된 시어 세그먼트들을 미리 설정된 임계값에 기초하여 유효 시어 세그먼트로 분류하고, 분류된 유효 시어 세그먼트를 그룹핑을 통해 발산영역으로 분류하는 발산영역 탐지모듈; 수집된 상층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 양의 시선속도에서 음의 시선속도로 변화하는 시선속도의 수렴 패턴을 찾아 시선속도 수렴 신호로 탐지하고, 탐지된 시선속도 수렴 신호들을 미리 설정된 임계값에 기초하여 수렴영역으로 분류하는 수렴영역 탐지모듈; 및 분류된 발산영역과 수렴영역의 일치 여부를 비교하고, 비교결과 하층의 발산영역과 일치하는 상층의 수렴영역이 존재하면, 해당 영역을 다운버스트로 분류하는 다운버스트 분류모듈;을 포함하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템일 수 있다.Using the collected lowest-layer radar PPI line-of-sight data, a divergence pattern of a line-of-sight velocity that varies from a negative line-of-sight velocity to a positive line-of-sight velocity is searched for as a searse segment and the detected searse segments are determined based on a preset threshold A divergence zone detection module for classifying the valid seer segments classified into divergence zones through grouping; Using the collected upper layer radar PPI line-of-sight velocity data, a convergence pattern of the line speed changing from the positive line-of-sight velocity to the negative line-of-sight velocity is found and detected as the line velocity convergence signal. Based on the detected threshold velocity convergence signals, A convergence region detection module for classifying the convergence region into a convergence region; And a down burst classification module for comparing whether the classified divergence region and the convergence region coincide with each other and classifying the region as a down burst if a convergence region of an upper layer coinciding with a divergence region of a lower layer as a comparison result exists, Speed downburst detection system.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태는, 레이더 PPI 시선속도 자료 및 레이더 PPI 반사도 자료를 수집하는 자료 수집 단계; 수집된 최하층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 하층의 발산영역을 탐지하는 발산영역 탐지 단계; 수집된 상층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 상층의 수렴영역을 탐지하는 수렴영역 탐지 단계; 및 탐지된 하층의 발산영역과 탐지된 상층의 수렴영역의 일치 여부를 비교하여 다운버스트를 분류하는 다운버스트 분류 단계;를 포함하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 방법일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a data collection method for collecting radar PPI gaze speed data and radar PPI reflectivity data; Detecting the divergence zone to detect the lower divergence zone using collected lowest radar PPI gaze velocity data; A convergence zone detection step of detecting the convergence region of the upper layer using the collected upper layer radar PPI line velocity data; And a downburst classification step of comparing the detected divergence region of the lower layer and the detected convergence region of the upper layer to classify the downburst, and a downburst detection method using the radar line velocity.

본 발명에 따르면, 도플러 기상레이더의 관측자료로부터 다운버스트 발생시 나타나는 하층 발산 패턴과 함께 상층 수렴 패턴을 추가 탐지함으로써 다운버스트의 탐지 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to further improve the detection accuracy of the down burst by additionally detecting the upper layer convergence pattern together with the lower layer divergence pattern that appears when the down burst is generated from the observation data of the Doppler weather radar.

또한, 본 발명에 따르면, 다운버스트의 탐지 정확도를 향상시킴으로써 다운버스트에 의한 재해를 예방하고 강한 바람 시어에 의한 비행기 사고의 사전 방지율도 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by improving the detection accuracy of the down-burst, disaster caused by the down-burst can be prevented and the prevention factor of the airplane accident caused by the strong wind shear can be improved.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다운버스트 탐지를 위한 전체 시스템의 네트워크를 간략히 나타낸 구성도이다.
도 2는 다운버스트의 발산 패턴을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 다운버스트의 발산 패턴이 항공기 이·착륙시 미치는 영향을 나타낸 예시도이다.
도 4는, 도 1의 다운버스트 탐지 시스템에 대한 상세 구성을 나타낸 구성도이다.
도 5는, 도 4에 도시된 발산 영역 탐지 모듈의 시어 세그먼트 탐지부에 있어서 미리 설정된 시선속도 및 반사도의 임계값에 기초한 시어 세그먼트의 분류 기능을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은, 도 4에 도시된 발산 영역 탐지 모듈의 클러스터링부에 있어서 azimuthal association window에 기초한 시어 세그먼트의 클러스터링 기능을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은, 도 4에 도시된 수렴 영역 탐지 모듈의 시선속도 수렴 신호 분류부에 있어서 미리 설정된 시선속도 및 길이의 임계값에 기초한 수렴 신호 분류 기능을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은, 도 4에 도시된 다운버스트 결정 모듈에 있어서 발산 영역과 수렴 영역의 일치 여부를 결정하는 기능을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다운버스트 탐지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10는, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 시어 세그먼트 탐지 과정을 상세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 발산 영역 탐지 과정에 의한 탐지 결과를 AWS로 산출된 발산장과 지상 AWS 관측자료와 비교한 예시도이다.
도 12는, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 시선속도 수렴 신호 탐지 과정을 상세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은, 도 12의 시선속도 수렴 신호 탐지 과정을 실제 사례에 적용한 탐지 결과를 나타낸 예시도이다.
도 14는, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 다운버스트 결정 과정을 적용하여 하층 발산 영역과 일치하는 상층 수렴 영역을 나타낸 예시도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram illustrating a network of an overall system for down burst detection in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary diagram for explaining the divergence pattern of the down burst.
3 is an exemplary diagram showing the effect of the divergence pattern of the downburst on an aircraft landing.
4 is a block diagram showing a detailed configuration of the down burst detection system of FIG.
5 is an exemplary diagram for explaining a sheer segment classification function based on a threshold value of a predetermined gaze speed and reflectivity in a sheer segment detecting unit of the diverging region detecting module shown in Fig.
6 is an exemplary diagram for explaining the clustering function of the shear segment based on the azimuthal association window in the clustering unit of the diverging region detection module shown in FIG.
7 is an exemplary diagram for explaining a convergence signal classification function based on a threshold value of a line speed and a length set in advance in a line speed convergence signal classifying section of the convergence region detecting module shown in FIG.
Fig. 8 is an exemplary diagram for explaining a function for determining whether or not a divergence area and a convergence area coincide in the down burst determination module shown in Fig. 4; Fig.
9 is a flowchart for explaining a down burst detection method according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart for explaining the sheer segment detection process in detail in the down burst detection method of FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the detection result of the divergence zone detection process is compared with the divergence zone calculated by the AWS and the ground AWS observation data in the downburst detection method of FIG. 9; FIG.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the process of detecting the convergence speed of the line-of-sight velocity in the down burst detection method of FIG.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a detection result obtained by applying the gaze speed convergence signal detection process of FIG. 12 to an actual case.
FIG. 14 is an exemplary diagram showing an upper layer convergence region coinciding with a lower layer divergence region by applying a down-burst determination process in the down-burst detection method of FIG. 9;

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명에서는, 다운버스트를 탐지하기 위해 다운버스트의 시선속도 발산 패턴을 시어 세그먼트로 정의한다. 즉, 다운버스트가 발생하면 하강하는 바람이 지상에 부딪히고 사방으로 퍼져나가게 되어 레이더 시선속도 장에서 음의 시선속도에서 양의 시선속도로 변화하는 발산 패턴이 나타나는데, 이러한 다운버스트의 발산 패턴 특성에 따른 시선속도 패턴을 시어 세그먼트라 정의한다. In the present invention, a gaze divergence pattern of the down-burst is defined as a sheer segment in order to detect a down-burst. That is, when a downburst occurs, a descending wind hits the ground and spreads in all directions, and a divergence pattern that changes from a negative gaze velocity to a positive gaze velocity appears in the radar line velocity field. The gaze velocity pattern is defined as a shear segment.

또한, 본 발명에서는, 다운버스트의 시선속도 수렴 패턴을 시선속도 수렴 신호로 정의한다. 즉, 다운버스트가 발생하면 상층의 레이더 시선속도 장에서 양의 시선속도에서 음의 시선속도로 변화하는 수렴 패턴이 나타나는데, 이러한 다운버스트의 수렴 패턴 특성에 따른 시선속도 패턴을 시선속도 수렴 신호라 정의한다.In the present invention, the line-speed convergence pattern of the down-burst is defined as the line-of-sight convergence signal. That is, when a downburst occurs, a convergence pattern that changes from a positive line-of-sight velocity to a negative line-of-sight velocity appears in the radar line-of-sight velocity field of the upper layer. do.

이러한 용어 정의를 참조하여 본 발명을 설명하도록 한다.
The present invention will be described with reference to these definitions.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다운버스트 탐지 시스템을 설명하도록 한다.First, a down-burst detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 3. Fig.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다운버스트 탐지를 위한 전체 시스템의 네트워크를 간략히 나타낸 구성도이다. 도 2는 다운버스트의 발산 패턴을 설명하기 위한 예시도이다. 도 3은 다운버스트의 발산 패턴이 항공기 이·착륙시 미치는 영향을 나타낸 예시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram illustrating a network of an overall system for down burst detection in accordance with an embodiment of the present invention. 2 is an exemplary diagram for explaining the divergence pattern of the down burst. 3 is an exemplary diagram showing the effect of the divergence pattern of the downburst on an aircraft landing.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다운버스트 탐지 시스템을 이용한 전체 시스템은, 도플러 기상레이더 시스템(10) 및 다운버스트 탐지 시스템(20)을 적어도 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an overall system using a down-burst detection system according to the present invention may include at least a Doppler meteoroid radar system 10 and a down-burst detection system 20.

도플러 기상레이더 시스템(10)은, 일정한 위치에서 기상을 관측하고 관측된 자료를 무선이나 유선으로 다운버스트 탐지 시스템(20)으로 전송한다. 여기서, 관측 자료는 레이더 PPI(Plan-Position Indicator) 반사도 자료와 레이더 PPI 시선속도 자료를 포함한다.The Doppler weather radar system 10 observes the weather at a constant location and transmits the observed data to the down burst detection system 20 wirelessly or by wire. Here, the observed data include radar PPI (Plan-Position Indicator) reflectivity data and radar PPI line speed data.

참고로, 도플러 기상레이더는, 움직이는 목표물에 전파가 부딪히면 반사전파주파수가 목표물의 속도에 따라 변동하는 도플러 효과를 응용한 레이더로 기류를 직접 파악할 수 있으므로 중규모 기상이나 태풍의 연구 및 구름물리의 연구 분야에서도 활용되고, 항공기의 안전 운항에도 중요한 관측 기기이다. For reference, the Doppler weather radar is a radar that applies the Doppler effect in which the reflected wave frequency fluctuates according to the velocity of the target when a radio wave hits a moving target. Therefore, And is an important observation instrument for safe navigation of aircraft.

이러한 도플러 기상레이더에서 산출되는 시선속도는 레이더 방향으로 멀어지거나 다가오는 물체의 속도성분을 나타내기 때문에 단시간에 국지적으로 풍향·풍속의 변화가 큰 다운버스트의 탐지에 적절하다.Since the gaze velocity calculated from the Doppler weather radar is far from the radar direction or represents the velocity component of the approaching object, it is suitable for detecting the downburst which locally changes the wind direction and wind speed locally.

본 실시예에서는, 도플러 기상레이더 시스템(10)을 현재 기상청에서 운영 중인 11개 현업레이더로 구성할 있으며, 이를 통해 우리나라 지역에 대한 기상 관측 자료를 얻을 수 있다.In this embodiment, the Doppler meteorological radar system 10 is composed of eleven operational radars currently operated by the Korea Meteorological Administration, and meteorological observation data on the Korean region can be obtained through this.

그리고, 다운버스트 탐지 시스템(20)은, 도플러 기상레이더 시스템(10)으로부터 수집한 관측 자료에 기초하여 하층 발산 영역과 상층 수렴 영역을 탐지하고 탐지된 하층 발산 영역과 상층 수렴 영역을 비교하여 일치여부를 판단함으로써 다운버스트를 탐지할 수 있다. 여기서, 하층 발산 영역은 발산 패턴을 정의한 시어 세그먼트(shear segment)를 이용하여 탐지할 수 있다.Then, the downburst detection system 20 detects the lower divergence region and the upper-layer convergence region based on the observation data collected from the Doppler meteorological radar system 10 and compares the detected lower divergence region and the upper-layer convergence region, It is possible to detect the down-burst. Here, the lower divergence region can be detected using a shear segment that defines a divergence pattern.

여기서, 다운버스트는, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 강한 하강기류에 의한 돌풍으로, 다운버스트가 발생하면 하강하는 바람이 지상에 부딪쳐서 사방으로 퍼져나가게 되고, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 레이더 시선속도 장(field)에서 음의 시선속도에서 양의 시선속도로 변화하는 발산 패턴이 나타나는데, 이러한 시선속도의 발산 패턴을 시어 세그먼트라 정의한다. Here, as shown in Figs. 2 (a) to 2 (c), the downburst is a blast due to a strong downward airflow, and when a downburst occurs, the downward wind bumps against the ground and spreads in all directions, A divergence pattern that changes from a negative gaze velocity to a positive gaze velocity in a radar line-of-sight velocity field is generated, as shown in (d) of FIG.

이러한 다운버스트의 발산 패턴에 의해, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 항공기의 이·착륙시 항공기가 다운버스트를 통과할 때 수평으로 이동하는 동안 하향하도록 강요하는 강한 하향돌풍을 만나게 되며 이때 항공기가 지면 쪽으로 하향하게 되는데 하향돌풍의 강도가 셀 경우 지면과 충돌이 일어날 수도 있다.This diverging pattern of the downburst makes it possible to prevent a strong downward force that forces the aircraft downward while moving horizontally when the aircraft passes the downburst, At this time, the aircraft will be downward toward the ground. If the intensity of the downward gusts is high, collision with the ground may occur.

따라서 본 발명에 따른 다운버스트 탐지 시스템(20)은, 다운버스트의 발산 패턴을 정의한 시어 세그먼트를 탐지하여 하층 발산 영역을 찾고, 동시에 시선속도 수렴 신호를 탐지하여 상층 수렴 영역을 찾아 지점의 일치 여부를 비교함으로써 최종적으로 다운버스트를 탐지할 수 있다.Accordingly, the down-burst detection system 20 according to the present invention detects a shear segment that defines a divergence pattern of a down-burst, finds a lower divergence region, and detects a convergence signal of a gaze velocity to find an upper- By comparison, it is possible to finally detect the down-burst.

이러한 다운버스트 탐지 시스템(20)은, 도플러 기상레이더 시스템(10), 즉, 현재 기상청에서 운영 중인 11개 현업레이더 네트워크에서 생성된 PPI의 시선속도 자료 및 반사도 자료를 수집하고, 노이즈 제거를 위해 품질 관리를 수행한 후 최하층 PPI의 시선속도 및 반사도 자료로부터 시어 세그먼트를 탐지하고, 탐지한 시어 세그먼트들을 길이, 고도, 시선속도 및 반사도 임계값에 기초하여 분류한다.This downburst detection system 20 collects the gaze velocity data and reflectivity data of the PPI generated in the Doppler weather radar system 10, that is, 11 operating radar networks currently operating in the weather station, After performing the management, sheer segments are detected from the line velocity and reflectivity data of the lowest layer PPI, and the detected sheer segments are classified based on the length, altitude, line speed, and reflectivity threshold.

그리고, 다운버스트 탐지 시스템(20)은, 분류한 시어 세그먼트들을 방위각에 대한 분포 밀도에 기초하여 그룹핑하여 클러스터(cluster)를 구성하고, 구성된 클러스터들을 면적 임계값에 기초하여 하층 발산 영역으로 분류한다. 자세한 하층 발산 영역 탐지 과정에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.Then, the downburst detection system 20 groups clusters based on the distribution density of azimuthal angles and classifies the clusters into lower divergence regions based on the area threshold value. Details of the detection process of the lower layer divergence region are described below.

또한, 다운버스트 탐지 시스템(20)은, 상층 PPI의 시선속도 및 반사도 자료로부터 시선속도 수렴 신호를 탐지하고, 탐지한 시선속도 수렴 신호를 임계값에 기초하여 상층 수렴 영역으로 분류한다. 자세한 상층 수렴 영역 탐지 과정에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.Also, the down-burst detection system 20 detects the line-speed convergence signal from the line-speed and reflectivity data of the upper layer PPI, and classifies the detected line-speed convergence signal into the upper-layer convergence region based on the threshold value. The detailed upper-layer convergence region detection process will be described in detail below.

이와 같이, 본 발명에 따른 다운버스트 탐지 시스템은, 우리나라 전역에 설치되어 운영되는 11개의 현업레이더 네트워크의 관측자료를 이용하여 다운버스트를 탐지함으로써 우리나라 환경에 적합할 뿐만 아니라 다운버스트 발생시 나타나는 발산 패턴과 함께 수렴 신호를 이용함으로써 더욱 정확한 다운버스트를 탐지할 수 있다.
As described above, the down-burst detection system according to the present invention is suitable for the Korean environment by detecting the down-burst using observation data of eleven operational radar networks installed and operated throughout Korea, By using the convergence signal together, a more accurate down-burst can be detected.

다음으로, 도 4 내지 도 8을 참조하여 다운버스트 탐지 시스템의 상세 구성을 설명하도록 한다.Next, the detailed configuration of the down-burst detection system will be described with reference to Figs. 4 to 8. Fig.

도 4는, 도 1의 다운버스트 탐지 시스템에 대한 상세 구성을 나타낸 구성도이다. 도 5는, 도 4에 도시된 발산 영역 탐지 모듈의 시어 세그먼트 탐지부에 있어서 미리 설정된 시선속도 및 반사도의 임계값에 기초한 시어 세그먼트의 분류 기능을 설명하기 위한 예시도이다. 도 6은, 도 4에 도시된 발산 영역 탐지 모듈의 클러스터링부에 있어서 azimuthal association window에 기초한 시어 세그먼트의 클러스터링 기능을 설명하기 위한 예시도이다. 도 7은, 도 4에 도시된 수렴 영역 탐지 모듈의 시선속도 수렴 신호 분류부에 있어서 미리 설정된 시선속도 및 길이의 임계값에 기초한 수렴 신호 분류 기능을 설명하기 위한 예시도이다. 도 8은, 도 4에 도시된 다운버스트 결정 모듈에 있어서 발산 영역과 수렴 영역의 일치 여부를 결정하는 기능을 설명하기 위한 예시도이다.4 is a block diagram showing a detailed configuration of the down burst detection system of FIG. 5 is an exemplary diagram for explaining a sheer segment classification function based on a threshold value of a predetermined gaze speed and reflectivity in a sheer segment detecting unit of the diverging region detecting module shown in Fig. 6 is an exemplary diagram for explaining the clustering function of the shear segment based on the azimuthal association window in the clustering unit of the diverging region detection module shown in FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining a convergence signal classification function based on a threshold value of a line speed and a length set in advance in a line speed convergence signal classifying section of the convergence region detecting module shown in FIG. Fig. 8 is an exemplary diagram for explaining a function for determining whether or not a divergence area and a convergence area coincide in the down burst determination module shown in Fig. 4; Fig.

먼저, 도 4를 참조하면, 다운버스트 탐지 시스템(20)은, 자료수집부(21), 발산영역 탐지모듈(22), 수렴영역 탐지모듈(23) 및 다운버스트 분류모듈(24)을 적어도 포함하여 이루어진다.4, the down-burst detection system 20 includes at least a data collection unit 21, a diverging area detection module 22, a convergence zone detection module 23, and a down-burst classification module 24 .

각 구성의 기능을 구체적으로 설명하면, 우선, 자료수집부(21)는, 도플러 기상레이더 시스템(10)으로부터 관측 자료를 수집한다. 여기서, 수집한 관측 자료는, 기상레이더 PPI(Plan-Position Indicator)의 반사도 자료 및 시선속도 자료이다. First, the data collection unit 21 collects observation data from the Doppler meteorological radar system 10. Here, the collected observation data are the reflectivity data and gaze speed data of the weather-radar PPI (Plan-Position Indicator).

또한, 자료수집부(21)는, 수집한 관측 자료의 품질 관리를 수행한다. 즉, 자료수집부(21)는, 시선속도의 관측 에러의 영향을 줄이기 위해서 예를 들어, 3×3 평균 필터(average filter)를 사용하여 관측 자료에 대한 노이즈 제거를 수행할 수 있다.In addition, the data collection unit 21 performs quality management of the collected observation data. That is, the data collecting unit 21 may perform noise reduction on observation data using, for example, a 3 × 3 average filter to reduce the influence of observation errors of the visual speed.

또한, 자료수집부(21)는, 도플러 기상레이더 부근에서 지형에 의해 발생하는 시선속도 불연속 지점에 의한 시어 세그먼트 탐지 오차를 방지하기 위해서 도플러 기상레이더에서 5 km 떨어진 지점의 데이터들을 관측 자료로부터 추출하는 작업을 수행할 수 있다.In addition, the data collection unit 21 extracts data at a point 5 km away from the Doppler weather radar from observational data in order to prevent the shear segment detection error due to the sight line discontinuity point caused by the terrain in the vicinity of the Doppler weather radar You can do the work.

그리고, 발산영역 탐지모듈(22)은, 자료수집부(21)로부터 전달되는 관측 자료로부터 발산영역을 탐지하기 위해, 시어 세그먼트 탐지부(221), 클러스터링부(222) 및 발산영역 분류부(223)를 적어도 포함하여 이루어질 수 있다.The diverging area detecting module 22 detects the diverging area from the observation data transmitted from the data collecting part 21 by using the sheer segment detecting part 221, the clustering part 222 and the divergence area classifying part 223 ). ≪ / RTI >

시어 세그먼트 탐지부(221)는, 수집된 관측 자료 중, 최하층 레이더 PPI 시선속도 자료로부터 임의의 하나의 방위각에서 이웃하는 두 개의 시선속도를 비교하고, 비교 결과 시선속도가 증가하는 지점을 탐색하여 시어 세그먼트의 시작지점으로 지정하고, 비교 결과 시선속도가 감소하는 지점을 탐색하여 시어 세그먼트의 종료지점으로 지정한다.The sheer segment detection unit 221 compares the two gaze velocities at arbitrary azimuth angles from the lowermost radar PPI gaze velocity data among the collected observations and searches for a point where the gaze velocity increases as a result of comparison, Designates the start point of the segment, searches for a point at which the gaze speed decreases as a result of the comparison, and specifies the end point of the shear segment.

이때, 시어 세그먼트 탐지부(221)는, 시어 세그먼트의 시작지점 탐색 시 에러 자료의 영향을 줄이기 위해서 두 개의 시선속도 차가 5 ms-1이하인 지점으로 설정하고, 또한, 시어 세그먼트의 종료지점을 탐색하기 위해 시선속도의 감소 경향을 나타내는 sum_decrease 변수를 이용한다. At this time, in order to reduce the influence of the error data at the start point search of the shear segment, the sheer segment detecting unit 221 sets the two gaze velocity differences to a point of 5 ms -1 or less and also searches for the end point of the shear segment We use the sum_decrease variable, which indicates the tendency of the decrease in the visual velocity.

다시 말해, 시어 세그먼트 탐지부(221)는, 시선속도가 증가하는 지점을 시작지점으로 지정한 후, 지정된 시작지점에서 sum_decrease 변수를 '0'으로 초기화시키고, 종료지점 탐색 중 시선속도의 감소가 탐지되면 감소가 시작되는 지점의 시선속도를 최대시선속도(max_radial velocity)로 설정하고, 시선속도의 차이만큼 sum_decrease 변수에 가감하여 설정된 임계값(5 ms-1)을 넘는 지점을 시어 세그먼트의 종료지점으로 지정한다. 만약, 감소하던 시선속도의 경향이 다시 증가하면, 증가된 시선속도의 값과 최대시선속도의 비교를 수행하여 증가한 시선속도가 최대시선속도보다 작다면 시선속도의 차는 sum_decrease 변수에 더해져 시어 세그먼트의 종료지점 탐색을 계속 진행하고, 증가한 시선속도가 최대시선속도보다 더 크다면 sum_decrease 변수를 1 ms-1만큼 감소시킨다. 또한, 증가하는 시선속도의 경향이 계속된다면 sum_decrease 변수를 1 ms-1만큼 감소시키고 음수가 되는 시점에 '0'으로 초기화시킨다. 이때, 본 실시 예에서는, 증가한 시선속도가 최대시선속도보다 큰 경우, sum_decrease 변수의 감소폭을 1 ms-1로 일정하게 설정하는데, 그 이유는 에러 자료에 의한 시선속도 불연속 지점에서의 큰 증감의 영향을 줄이고, 감소하는 경향을 탐지하는데 더 큰 비중을 주기 위해서이다. In other words, the sheer segment detecting unit 221 initializes the sum_decrease variable to '0' at a specified starting point after designating a point at which the line speed is increased as a starting point, and when a decrease in line speed is detected Set the maximum line speed (max_radial velocity) at the point where the reduction starts, add the sum_decrease variable to the sum_decrease variable by the difference in line speed, and designate the point exceeding the set threshold value (5 ms -1 ) as the end point of the searse segment do. If the increased gaze speed is again increased, the increased gaze speed is compared with the maximum gaze speed. If the increased gaze speed is less than the maximum gaze speed, then the gaze speed difference is added to the sum_decrease variable, Continue the search for the point and decrease the sum_decrease variable by 1 ms -1 if the increased gaze speed is greater than the maximum gaze speed. Also, if the tendency of increasing eye velocity continues, the sum_decrease variable is decreased by 1 ms -1 and initialized to '0' at the time of negative value. At this time, in this embodiment, when the increased gaze speed is greater than the maximum gaze speed, the decrease width of the sum_decrease variable is set to be constant at 1 ms -1 because the influence of the large increase / decrease in the gaze speed discontinuity point due to the error data And to give a greater weight to detecting the decreasing tendency.

이러한 과정을 통해 시어 세그먼트 탐지부(221)는, 탐색된 시어 세그먼트의 시작지점과 종료지점을 통해 시어 세그먼트의 탐지를 수행하고, 탐색된 시어 세그먼트 정보를 클러스터링부(222)로 전달한다.Through this process, the sheer segment detection unit 221 detects the sheer segment through the starting point and the end point of the detected sheer segment, and transmits the detected theoretic segment information to the clustering unit 222.

그리고, 클러스터링부(222)는, 우선, 탐색된 시어 세그먼트들을 미리 설정된 임계값에 기초하여 분류하는 작업을 수행한다. 여기서, 미리 설정된 임계값은 다운버스트의 발산 패턴에 대한 정의를 기반으로 설정된 값들로, 길이, 시어, 고도, 반사도 등이 포함되며, 예를 들어, 시어 세그먼트 내 시선속도의 최대값과 최소값의 차인 시어가 10 ms-1이상이어야 하고, 반사도가 35 dBZ이상인 반사도 비율이 50 %이상이어야 하고, 길이는 2 km이상이어야 하고, 고도는 2 km이하여야 하며, 또한, 음의 시선속도에서 양의 시선속도로의 변화를 탐지하기 위해 시어 세그먼트 안에는 0 ms-1의 시선속도가 포함되어야 한다. Then, the clustering unit 222 performs an operation of classifying the found theoretical segments based on a preset threshold value. Here, the predetermined threshold value is a value set based on the definition of the divergence pattern of the down burst, and includes a length, a shear, an altitude, a reflectivity, etc. For example, the difference between the maximum value and the minimum value of the line- The sheer shall be not less than 10 ms -1 , the reflectivity ratio of not less than 35 dBZ shall be not less than 50%, the length shall be not less than 2 km, the altitude shall be not more than 2 km, In order to detect the change in velocity, the gaze segment must include a gaze velocity of 0 ms -1 .

다시 말해, 클러스터링부(222)는, 탐색된 시어 세그먼트들에 대해 미리 설정된 임계값을 적용하여 해당하는 시어 세그먼트들을 분류한다. 즉, 클러스터링부(222)는, 각 시어 세그먼트 내에 0 ms-1의 시선속도가 포함되어 있는지 여부를 확인하고, 확인 결과에 기초하여 시어 세그먼트들을 분류할 수 있다. In other words, the clustering unit 222 classifies the corresponding theearsegments by applying a predetermined threshold value to the founder theearse segments. That is, the clustering unit 222 can check whether the gaze speed of 0 ms -1 is included in each sheer segment, and sort the sheer segments based on the confirmation result.

또한, 클러스터링부(222)는, 시어 세그먼트의 길이가 2 km이상인지, 고도가 2 km이하인지 확인하고, 확인 결과에 기초하여 시어 세그먼트들을 분류할 수 있다. Also, the clustering unit 222 can check whether the length of the sheer segment is 2 km or more and the altitude is 2 km or less, and classify the sheer segments based on the confirmation result.

또한, 클러스터링부(222)는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 분류된 각 시어 세그먼트 내 시선속도의 최대값과 최소값의 차를 나타내는 시어가 10 ms-1이상인지 확인하고, 확인 결과에 기초하여 시어 세그먼트들을 분류할 수 있다. 즉, 시선속도의 최대값과 최소값의 차가 10 ms-1이상이면 유효 시어 세그먼트로 분류한다. 5A, the clustering unit 222 checks whether the shear indicating the difference between the maximum value and the minimum value of the gaze speed in each classified sheer segment is 10 ms -1 or more, Based on the results, sheer segments can be classified. That is, if the difference between the maximum value and the minimum value of the gaze speed is 10 ms -1 or more, it is classified into the effective seam segment.

또한, 클러스터링부(222)는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 시어 세그먼트들의 반사도가 35 dBZ이상인 영역의 비율이 50 %이상인지 확인하고, 확인 결과에 기초하여 시어 세그먼트들을 분류할 수 있다. 즉, 반사도가 35 dBZ이상인 영역의 비율이 50 %이상이면 유효 시어 세그먼트로 분류한다. 5 (b), the clustering unit 222 checks whether the ratio of the area where the reflectivity of the shear segments is 35 dBZ or more is 50% or more, classifies the theear segments based on the confirmation result . That is, if the ratio of the area having the reflectivity of 35 dBZ or more is 50% or more, it is classified as an effective seam segment.

여기서, 임계값의 적용 순서는 임의적이며 모든 임계값을 만족하는 경우 최종적으로 유효 시어 세그먼트로 분류된다. Here, the application order of the threshold values is arbitrary, and if all the threshold values are satisfied, they are eventually classified into the valid segment.

이러한 시어 세그먼트 분류 작업을 통해 클러스터링부(222)는, 유효한 시어 세그먼트들과 그렇지 않은 시어 세그먼트들을 분류할 수 있다. Through the sheer segment classification operation, the clustering unit 222 can classify the valid theoretic segments and the non-valid theoretic segments.

그런 다음, 클러스터링부(222)는, 분류된 유효 시어 세그먼트들에 대해 방위각 집합 윈도우(azimuthal association window)를 이용하여 클러스터링을 수행한다. Then, the clustering unit 222 performs clustering using the azimuthal association window with respect to the sorted effective valid seed segments.

즉, 클러스터링부(222)는, 방위각 집합 윈도우(azimuthal association window)를 이용하여 임의의 방위각에서 서로 이웃하고 있는 유효 시어 세그먼트들을 하나의 그룹으로 묶어 클러스터를 구성하는데, 윈도우 안에 포함된 유효 시어 세그먼트가 50 %이상 존재하는지 확인하고, 확인 결과 50 %이상 존재하면 윈도우 안의 유효 시어 세그먼트들(valid shear segments)은 하나의 그룹으로 묶어 클러스터를 구성한다. 이러한 클러스터링 과정은 시어 세그먼트가 50 %미만이 되는 윈도우가 생길 때까지 이루어지며 시어 세그먼트 그룹, 즉, 클러스터는 커지게 된다. That is, the clustering unit 222 constructs clusters by grouping the effective weir segments adjacent to each other at arbitrary azimuth angles into one group using an azimuthal association window. The effective weir segment included in the window Check that 50% or more of the valid shear segments exist in the window. If the result is more than 50%, the valid shear segments in the window are grouped into one group to form a cluster. This clustering process occurs until a window with a sheer segment of less than 50% occurs, and the sheer segment group, or cluster, grows.

이때, 본 실시 예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 방위각에서 거리가 멀어짐에 따라 관측반경이 커짐을 고려하여 방위각 집합 윈도우(azimuthal association window)를 각각 레이더 사이트(0 km인 지점)에서는 11개의 윈도우(window)로 설정하고, 거리가 멀어질수록 윈도우의 개수를 점점 감소시켜 레이더 사이트로부터 10 km이상인 지점에서는 3개의 윈도우로 설정할 수 있다. In this embodiment, as shown in FIG. 6, considering that the observation radius increases as the distance increases from one azimuth angle, the azimuthal association window is referred to as a radar site (a point at 0 km) 11 windows are set, and as the distance increases, the number of windows is gradually decreased, so that three windows can be set at a point 10 km or more from the radar site.

그리고, 발산영역 분류부(223)는, 유효 시어 세그먼트들의 그룹인 클러스터를 면적 임계값에 기초하여 발산영역인지 아닌지 분류를 수행한다. Then, the divergence area classifier 223 classifies clusters, which are groups of valid theoretical segments, as divergence regions, based on the area threshold value.

즉, 발산영역 분류부(223)는, 클러스터의 면적을 구하고, 구한 클러스터의 면적과 미리 설정된 면적 임계값을 비교하여 구한 클러스터의 면적이 면적 임계값 이상이면 해당 클러스터를 발산영역으로 분류한다. 이때, 발산영역을 분류하기 위한 면적 임계값은 하기 수학식 1에 의해 구해진 값이다. That is, the divergence area classifying unit 223 classifies the clusters into divergence areas when the area of the clusters is obtained, and the area of the clusters obtained by comparing the areas of the obtained clusters with preset area threshold values is equal to or greater than the area threshold value. At this time, the area threshold value for classifying the divergence area is a value obtained by the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Amin = 0.5 km, Rslope = 0.1 km2km-1, Rmin = 2 km, Rmax = 16 km, Shearmin = 10.0 ms-1, Shearmax = 27.5 ms-1 일 때, Here, when A min = 0.5 km, R slope = 0.1 km 2 km -1 , R min = 2 km, R max = 16 km, Shear min = 10.0 ms -1 and Shear max = 27.5 ms -1 ,

Figure pat00002
이고,
Figure pat00002
ego,

Figure pat00003
이다.
Figure pat00003
to be.

다시 말해, 발산영역 분류부(223)는, 길이(R) 및 시어(Shear)의 함수인 수학식 1을 이용해 면적 임계값을 구하는데, 길이(R)는 최소 길이인 2 km이상, 16 km이하이면 실제 시어 세그먼트 클러스터의 길이를 사용하고, 시어(Shear)가 10.0 ms-1이상, 27.5 ms-1이하이면 실제 시어 세그먼트 클러스터의 시어값을 사용한다. 그런 다음, 발산영역 분류부(223)는, 구한 면적 임계값을 이용해 클러스터에 대한 발산영역 분류를 수행한다.In other words, the divergence area classifier 223 calculates the area threshold value using Equation 1, which is a function of the length R and Shear, wherein the length R is at least 2 km, The actual sheer segment cluster length is used and if the Shear is 10.0 ms -1 or more and 27.5 ms -1 or less, the sheer value of the actual sheer segment cluster is used. Then, the divergence area classifier 223 classifies the divergence area for the cluster using the obtained area threshold value.

그리고, 수렴영역 탐지모듈(23)은, 자료수집부(21)로부터 전달되는 관측 자료로부터 수렴영역을 탐지하기 위해, 시선속도 수렴신호 탐지부(231) 및 시선속도 수렴신호 분류부(232)를 적어도 포함하여 이루어질 수 있다.The convergence area detection module 23 detects the convergence area from the observation data transmitted from the data collection unit 21 by using the gaze speed convergence signal detection unit 231 and the gaze speed convergence signal classification unit 232 At least.

시선속도 수렴신호 탐지부(231)는, 자료수집부(21)로부터 전달되는 관측 자료 중, 상층 레이더 PPI 시선속도 자료로부터 임의의 하나의 방위각에서 이웃하는 두 개의 시선속도를 비교하고, 비교 결과 시선속도가 감소하는 지점을 탐색하여 소렴의 시작지점으로 지정하고, 비교 결과 시선속도가 증가하는 지점을 탐색하여 시어 세그먼트의 종료지점으로 지정한다. 이때, 시선속도 수렴신호 탐지부(231)는, 수렴의 종료지점을 탐색하기 위해 시선속도의 증가 경향을 나타내는 sum_increase 변수를 이용한다. The line-of-sight convergence signal detecting unit 231 compares two line-of-sight velocities at arbitrary azimuth angles from the upper-layer radar PPI line-of-sight velocity data among observation data transmitted from the data collecting unit 21, The point at which the speed decreases is designated as the start point of the glaze, and the point at which the gaze speed increases is designated as the end point of the sheer segment. At this time, the line-of-sight convergence signal detecting unit 231 uses a sum_increase variable indicating an increasing trend of the line speed to search for an end point of convergence.

다시 말해, 시선속도 수렴신호 탐지부(231)는, 시선속도가 감소하는 지점을 시작지점으로 지정한 후, 지정된 시작지점에서 sum_increase 변수를 '0'으로 초기화시키고, 종료지점 탐색 중 시선속도의 증가가 탐지되면 증가가 시작되는 지점의 시선속도를 최소시선속도(min_radial velocity)로 설정하고, 시선속도의 차이만큼 sum_increase 변수에 가산하여 설정된 임계값(3 ms-1)을 넘는 지점을 수렴의 종료지점으로 지정한다. 만약, 증가하던 시선속도의 경향이 다시 감소하면, 감소된 시선속도의 값과 최소시선속도 값의 비교를 수행하여 감소한 시선속도가 최소시선속도보다 크다면 시선속도의 차는 sum_increase 변수에 더해져 수렴의 종료지점 탐색을 계속 진행하고, 감소한 시선속도가 최소시선속도보다 더 작다면 sum_increase 변수를 1 ms-1만큼 감소시킨다. 그리고, 감소하는 시선속도의 경향이 계속된다면 sum_increase 변수를 1 ms-1만큼 감소시키고 음수가 되는 시점에 '0'으로 초기화시킨다. 이때, 본 실시 예에서는, 감소한 시선속도가 최소시선속도보다 작은 경우, sum_increase 변수의 감소폭을 1 ms-1로 일정하게 설정하는데, 그 이유는 에러 자료에 의한 시선속도 불연속 지점에서의 큰 증감의 영향을 줄이고, 증가하는 경향을 탐지하는데 더 큰 비중을 주기 위해서이다. In other words, the line-of-sight convergence signal detecting unit 231 initializes the sum_increase variable to '0' at the designated starting point after designating the point where the line speed decreases, as the starting point, If it is detected, the line speed at the point where the increase starts is set as the minimum line speed (min_radial velocity), and the point exceeding the set threshold value (3 ms -1 ) added to the sum_increase variable by the line speed difference is set as the end point of convergence Specify. If the decreased gaze speed is smaller than the minimum gaze speed, the sum of the gaze speeds is added to the sum_increase variable, and the convergence end Continue the search for the point, and decrease the sum_increase variable by 1 ms -1 if the decreased gaze speed is less than the minimum gaze speed. If the tendency of decreasing visual velocity continues, the sum_increase variable is decreased by 1 ms -1 and initialized to '0' at the time of negative value. At this time, in the present embodiment, when the decreased visual velocity is smaller than the minimum visual velocity, the decrease width of the sum_increase variable is set to be constant at 1 ms -1 because the influence of the large increase / decrease at the visual velocity discontinuity point due to the error data And to give a greater weight to detecting increasing trends.

이러한 과정을 통해 시선속도 수렴신호 탐지부(231)는, 탐색된 수렴의 시작지점과 종료지점을 통해 시선속도 수렴 신호의 탐지를 수행하고, 탐색된 시선속도 수렴 신호 정보를 시선속도 수렴 신호 분류부(232)로 전달한다.Through this process, the line-of-sight convergence signal detecting unit 231 detects the line-of-sight convergence signal through the start point and the end point of the found convergence and outputs the detected line-of-sight convergence signal information to the line- (232).

시선속도 수렴 신호 분류부(232)는, 탐색된 시선속도 수렴 신호들을 미리 설정된 임계값에 기초하여 수렴 영역으로 분류하는 작업을 수행한다. 여기서, 미리 설정된 임계값은 다운버스트의 수렴 패턴에 대한 정의를 기반으로 설정된 값들로, 시선속도, 길이, 고도, 반사도 등이 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 있어서, 양의 시선속도에서 음의 시선속도로의 변화를 탐지하기 위해서 시선속도 수렴 신호 구간 안에는 0 ms-1의 시선속도가 포함되어 있어야 하고, 길이는 2 km 이상으로, 수렴 고도는 하층 발산 영역 탐지 고도가 2 km 이하로 설정한 점을 고려하여 2 km 이상으로 설정되고, 반사도가 35 dBZ이상인 반사도 비율이 50 %이상 포함되도록 설정될 수 있다. 여기서, 반사도의 경우, 다운버스트 발생 메커니즘에 따라 상층 수렴 신호의 위치는 반사도 코어가 하강하는 곳, 녹는점 고도, 운저고도 근처와 같이 반사도가 강한 곳에서 나타나므로(Roberts and Wilson, 1989) 수렴신호의 분류를 위해 35 dBZ이상인 반사도 비율이 50 %이상 포함되도록 설정한다.The line-of-sight convergence signal classifying unit 232 classifies the retrieved line-of-sight velocity convergence signals into a convergence region based on a preset threshold value. Here, the preset threshold value is set based on the definition of the convergence pattern of the down burst, and may include the line speed, the length, the altitude, the reflectivity, and the like. For example, in the present embodiment, in order to detect a change from a positive gaze velocity to a negative gaze velocity, a gaze velocity of 0 ms -1 should be included in the gaze velocity convergence signal section, and a length of 2 km or more , And the convergence altitude is set to 2 km or more in consideration of the fact that the detection altitude of the lower layer divergence region is set to 2 km or less, and the reflectance ratio of the reflectivity of 35 dBZ or more may be set to include 50% or more. In the case of the reflectivity, the position of the upper-layer convergence signal according to the down-burst generation mechanism appears in a place where the reflection core descends, near the melting point altitude, and near the low cloudiness (Roberts and Wilson, 1989) Is set to include at least 50% of the reflectance ratio of 35 dBZ or more.

다시 말해, 시선속도 수렴 신호 분류부(232)는, 탐색된 시선속도 수렴 신호들에 대해 미리 설정된 임계값들을 적용하여 해당하는 시선속도 수렴 신호들을 분류한다. In other words, the line-of-sight convergence signal classifying unit 232 classifies the corresponding line-of-sight velocity convergence signals by applying predetermined threshold values to the detected line-of-sight velocity convergence signals.

즉, 시선속도 수렴 신호 분류부(232)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 시선속도 수렴 신호 내에 0 ms-1의 시선속도가 포함되어 있는지 여부, 시선속도 수렴 신호의 길이가 2 km이상인지, 고도가 2 km이상인지를 확인하고, 확인 결과에 기초하여 시선속도 수렴 신호들을 분류할 수 있다. That is, as shown in Fig. 7, the gaze speed convergence signal classifying section 232 determines whether or not the gaze speed of 0 ms -1 is included in each gaze speed convergence signal, the length of the gaze speed convergence signal is 2 km or more The altitude is 2 km or more, and the gaze velocity convergence signals can be classified based on the confirmation result.

또한, 시선속도 수렴 신호 분류부(232)는, 시선속도 수렴 신호들의 반사도가 35 dBZ이상인 영역의 비율이 50 %이상인지 확인하고, 확인 결과에 기초하여 시선속도 수렴 신호들을 분류할 수 있다. 즉, 반사도가 35 dBZ이상인 영역의 비율이 50 %이상이면 수렴 영역으로 분류할 수 있다. 여기서, 임계값의 적용 순서는 임의적이며 모든 임계값을 만족하는 경우 최종적으로 수렴 영역으로 분류된다. Also, the line-of-sight convergence signal classifying unit 232 may classify the line-of-sight velocity convergence signals based on the result of checking whether the ratio of the area where the reflectance of the line-velocity convergence signals is 35 dBZ or more is 50% or more. That is, if the ratio of the region having the reflectivity of 35 dBZ or more is 50% or more, it can be classified as the convergence region. Here, the application order of the threshold values is arbitrary, and if all the threshold values are satisfied, the convergence region is finally classified.

이러한 시선속도 수렴 신호의 분류 작업을 통해 시선속도 수렴 신호 분류부(232)는, 시선속도 수렴 신호들로부터 수렴 영역을 분류할 수 있다. Through the classification operation of the line-speed convergence signal, the line-of-sight convergence signal classifying unit 232 can classify the convergence region from the line-speed convergence signals.

그리고, 다운버스트 분류 모듈(24)은, 하층에서 탐지된 발산 영역의 상층에 존재하는 수렴 영역을 탐지하는 기능을 수행한다. Then, the down burst classification module 24 performs a function of detecting a converging region existing in an upper layer of the diverging region detected in the lower layer.

먼저, 다운버스트 분류 모듈(24)은, 발산영역 탐지 모듈(22)에서 탐지된 발산 영역에서 1 km 더 넓게 범위를 정하고, 이 영역 외에 존재하는 상층의 수렴 영역을 제거한다. 이때, 수렴 영역을 분류하기 위한 범위를 1 km 넓게 범위를 정한 이유는, 고도각마다 다른 볼륨 스캔 시간차를 고려하기 위함이다.First, the down burst classification module 24 determines a range of 1 km in the divergence area detected by the divergence area detection module 22, and removes the convergence area of the upper layer existing outside the divergence area. At this time, the range for classifying the convergence region is broadened to 1 km in order to consider the volume scan time difference for each altitude angle.

이후, 다운버스트 분류 모듈(24)은, 하층 발산 영역과 상층 수렴 영역의 비교를 통해서 하층 발산 영역과 일치하는 상층의 수렴 영역만 남게 되고 해당 영역을 최종적으로 다운버스트로 분류한다.Thereafter, the down burst classification module 24, by comparing the lower layer divergence area and the upper layer convergence area, leaves only the upper layer convergence area coinciding with the lower layer divergence area, and finally classifies the area as the down burst.

즉, 다운버스트 분류 모듈(24)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 하층의 발산 영역과 상층의 수렴 영역이 일치하는 영역을 다운버스트로 분류할 수 있다.
That is, as shown in Fig. 8, the down burst classification module 24 can classify a down burst into a region where the divergence region of the lower layer coincides with the convergence region of the upper layer.

다음으로, 도 9 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 다운버스트 탐지 방법을 설명하도록 한다. 여기서, 본 다운버스트 탐지 방법은 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 다운버스트 탐지 시스템에 의해 구현될 수 있다.Next, the down burst detection method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 14. FIG. Here, the present down-burst detection method can be implemented by the down-burst detection system described with reference to Figs.

도 9는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다운버스트 탐지 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 10는, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 시어 세그먼트 탐지 과정을 상세하게 설명하기 위한 순서도이다. 도 11은, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 발산 영역 탐지 과정에 의한 탐지 결과를 AWS로 산출된 발산장과 지상 AWS 관측자료와 비교한 예시도이다. 도 12는, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 시선속도 수렴 신호 탐지 과정을 상세하게 설명하기 위한 순서도이다. 도 13은, 도 12의 시선속도 수렴 신호 탐지 과정을 실제 사례에 적용한 탐지 결과를 나타낸 예시도이다. 도 14는, 도 9의 다운버스트 탐지 방법에 있어서, 다운버스트 결정 과정을 적용하여 하층 발산 영역과 일치하는 상층 수렴 영역을 나타낸 예시도이다.9 is a flowchart for explaining a down burst detection method according to an embodiment of the present invention. 10 is a flowchart for explaining the sheer segment detection process in detail in the down burst detection method of FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the detection result of the divergence zone detection process is compared with the divergence zone calculated by the AWS and the ground AWS observation data in the downburst detection method of FIG. 9; FIG. FIG. 12 is a flowchart for explaining the process of detecting the convergence speed of the line-of-sight velocity in the down burst detection method of FIG. FIG. 13 is a diagram showing an example of a detection result obtained by applying the gaze speed convergence signal detection process of FIG. 12 to an actual case. FIG. 14 is an exemplary diagram showing an upper layer convergence region coinciding with a lower layer divergence region by applying a down-burst determination process in the down-burst detection method of FIG. 9;

먼저, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 다운버스트 탐지 방법은, 관측자료 수집 및 품질 관리 수행 과정(S301), 발산영역 탐지 과정(S302), 수렴영역 탐지 과정(S303) 및 다운버스트 탐지 과정(S304)을 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 9, a method of detecting a downburst according to the present invention includes a process of performing observation data collection and quality control (S301), a divergence zone detection process (S302), a convergence zone detection process (S303) (S304).

관측자료 수집 및 품질 관리 수행 과정(S301)은, 11개 현업레이더 네트워크에서 생성된 PPI(Plan-Position Indicator)의 시선속도 자료 및 반사도 자료를 수집하고, 노이즈 제거를 위해 3×3 평균 필터를 사용하여 품질 관리를 수행하는 과정을 포함할 수 있다.The observation data collection and quality control process (S301) collects line-of-sight velocity data and reflectivity data of the Plan-Position Indicator (PPI) generated from eleven operational radar networks and uses a 3 × 3 average filter And performing a quality control process.

그런 다음, 발산영역 탐지 과정(S302)이 수행되는데, 발산영역 탐지 과정(S302)은, 시어 세그먼트 탐지 과정(S312), 시어 세그먼트의 분류 과정(S322), 시어 세그먼트의 클러스터링 과정(S332) 및 클러스터 분류 과정(S342)을 포함할 수 있다. Then, a divergence zone detection process S302 is performed. The divergence zone detection process S302 includes a sheer segment detection process S312, a sheer segment classification process S322, a sheer segment clustering process S332, And a classification process (S342).

여기서, 시어 세그먼트 탐지 과정(S312)은, 시어 세그먼트의 시작지점과 종료지점을 찾는 과정으로, 하나의 방위각에서 이웃하는 두 개의 시선속도를 비교 후 증가하는 지점을 탐색하여 시어 세그먼트의 시작지점으로 지정하고, 시선속도의 감소 경향을 나타내는 sum_decrease 변수를 이용하여 시어 세그먼트의 종료지점을 찾는다. 본 실시 예에서는, 시어 세그먼트의 시작지점을 에러 자료의 영향을 줄이기 위해서 두 개의 시선속도 차가 5 ms-1이하인 지점으로 설정한다. Here, the sheer segment detection process (S312) is a process of searching for a start point and an end point of the shear segment. The two gaze velocities at one azimuth angle are compared with each other to search for an increasing point and designated as a start point of the shear segment And finds the end point of the shear segment using the sum_decrease variable indicating the tendency of the decrease in the gaze speed. In the present embodiment, the starting point of the sheer segment is set to a point where the two line speed differences are equal to or less than 5 ms -1 in order to reduce the influence of the error data.

자세하게는, 도 10을 참조하여 시어 세그먼트 탐지 과정(S312)을 설명하면, 하나의 방위각에서 이웃하는 두 개의 시선속도(Vi, Vi+1)를 비교하여 시선속도가 증가하는 지점을 탐색하고(S401), 시선속도가 증가하는 지점이 탐색되면(S401, Y) 시작지점으로 지정한다. 이때, 시작지점에서 sum_decrease 변수(SDi)는 '0 ms-1'로 초기화된다. More specifically, referring to FIG. 10, the sheer segment detection process (S312) will be described. The two gaze velocities V i and V i + 1 are compared at one azimuth angle to search for a point at which the gaze velocity increases (S401), and when the point at which the line speed is increased is searched (S401, Y), it is designated as the start point. At this time, the sum_decrease variable (SD i ) is initialized to '0 ms -1 ' at the start point.

그런 다음, 시선속도의 감소가 탐지되면(S401, N), 감소가 시작되는 지점의 시선속도가 최대시선속도(VM; max_radial velocity)로 설정되고 시선속도의 차(VD)만큼 sum_decrease 변수(SDi)에 더해져(S407, S408) 설정된 임계값(5 ms-1)을 넘는 지점(S409, Y)이 시어 세그먼트의 종료지점이 된다(S410). Then, when the reduction of the radial velocity detection (S401, N), the radial velocity of a point at which the reduction starts, the maximum radial velocity; is set to (V M max_radial velocity) as the difference between the radial velocity (V D) sum_decrease variables ( added to the SD i) (S407, S408) the threshold (5 ms -1) point (S409, Y exceeds the set) is the end point of the shear segments (S410).

만약 감소하던 시선속도의 경향이 다시 증가하면(S409, N, S401, Y) 증가된 시선속도의 값(Vi+1)을 최대시선속도(VM)와의 비교를 수행하여(S402) 증가한 시선속도의 값(Vi+1)이 최대시선속도(VM)보다 작다면(S402, N) 시선속도의 차(VD)는 sum_decrease 변수(SDi)에 더해져(S407) 시어 세그먼트의 종료지점을 계속해서 찾아가지만, 증가한 시선속도 값(Vi+1)이 최대시선속도(VM)보다 더 크다면(S402, Y) 이전의 sum_decrease 변수(SDi-1)가 0 ms-1인지 확인하여(S403) 아닐 경우 sum_decrease 변수(SDi)를 1 ms-1만큼 감소시킨다(S405).If the tendency of the decrease of the gaze speed is increased again (S409, N, S401, Y), the value of the gaze speed V i + 1 is compared with the maximum gaze speed V M (S402) If the velocity value V i + 1 is smaller than the maximum gaze velocity V M (S402, N), the gaze velocity difference V D is added to the sum_decrease variable SD i (S407) It is checked if the sum_decrease variable (SDi -1 ) prior to (S402, Y) is 0 ms -1 if the increased gazing velocity value V i + 1 is larger than the maximum gazing velocity V M If it is not to (S403) reduces the sum_decrease variable (SD i) as much as 1 ms -1 (S405).

그리고 증가하는 시선속도의 경향이 계속된다면 sum_decrease 변수(SDi)를 1 m/s만큼 감소시키고 음수가 되는 시점(S406)에 sum_decrease 변수(SDi)를 '0'으로 초기화시킨다(S404). And if the tendency of increasing radial velocity continued to reduce the sum_decrease variable (SD i) as long as 1 m / s and initializes the variables sum_decrease (SD i) at the time the negative (S406) to '0' (S404).

여기서, 증가한 시선속도 값(Vi+1)이 최대시선속도(VM)보다 큰 경우 sum_decrease 변수(SDi)의 감소폭을 1 ms-1로 일정하게 둔 이유는 에러 자료에 의한 시선속도 불연속 지점에서의 큰 증감의 영향을 줄이고, 감소하는 경향을 탐지하는데 더 큰 비중을 주기 위해서이다.The reason why the decrement of the sum_decrease variable (SD i ) is kept constant at 1 ms -1 when the increased visual velocity value (V i + 1 ) is larger than the maximum visual velocity (V M ) In order to reduce the impact of large increases and decreases in trends.

이어서, 시어 세그먼트의 분류 과정(S322)이 수행되는데, 이 과정(S322)은, 미리 설정된 시어 세그먼트의 길이, 고도, 시선속도 및 반사도에 관한 세그먼트 임계값들을 적용해 탐색된 시어 세그먼트들을 분류하는 과정이다. 이때, 시어 세그먼트의 분류를 위한 세그먼트 임계값 적용은, 시어 세그먼트 별로 모든 세그먼트 임계값들을 적용하거나 세그먼트 임계값별로 순차 시어 세그먼트를 분류할 수도 있으며, 세그먼트 임계값의 적용 순서는 임의적일 수 있다.Then, a sheer segment classification process (S322) is performed. The process (S322) is a process of classifying the discovered sheer segments by applying segment threshold values relating to the length, altitude, to be. In this case, the application of the segment threshold value for classifying the sheer segment may apply all segment threshold values according to the sheer segment or may classify the sequential shear segments according to the segment threshold values, and the application order of the segment threshold values may be arbitrary.

일 예로, 탐색된 시어 세그먼트들에 대해, 시선속도 '0'을 포함하는지, 길이가 2 km이상인지, 고도가 2 km이하인지, 시선속도의 최대값과 최소값의 차가 10 ms-1이상인지, 35 dBZ이상인 반사도 영역의 비율이 50 %이상인지와 같이, 미리 설정된 세그먼트 임계값 조건들을 만족하는 시어 세그먼트들을 분류한다. 여기서, 시어 세그먼트가 '0 ms-1'의 시선속도를 포함해야 하는 이유는 음의 시선속도에서 양의 시선속도로의 변화를 탐지하기 위해서이고, 시어 세그먼트의 고도는 레이더 사이트들의 고도를 고려할 때, 2 km이하인 것이 바람직하다.For example, it is possible to determine whether the difference between the maximum value and the minimum value of the gaze speed is 10 ms -1 or more, whether the gaze speed is 0, the length is 2 km or more, the altitude is 2 km or less, Seed segments that satisfy pre-established segment threshold conditions are classified, such as if the ratio of the reflectivity region over 35 dBZ is 50% or more. Here, the reason that the sheer segment should include the line speed of '0 ms -1 ' is to detect the change from the negative line speed to the positive line speed, and the height of the sheer segment, considering the altitude of the radar sites , And 2 km or less.

그런 다음, 시어 세그먼트의 클러스터링 과정(S332)이 수행되는데, 이 과정(S332)은, 방위각 집합 윈도우(azimuthal association window)를 이용하여 임의의 방위각에 대해 서로 이웃하고 있는 시어 세그먼트들을 하나의 그룹으로 묶어 클러스터를 생성하는 과정이다. Then, a sheer segment clustering process (S332) is performed. In this process (S332), sheer segments neighboring each other for an arbitrary azimuth angle are grouped into one group using an azimuthal association window This is the process of creating a cluster.

구체적으로, 즉, 방위각 집합 윈도우(azimuthal association window)를 이용해 이웃 반경에 존재하는 시어 세그먼트가 유효한 시어 세그먼트인지, 다시 말해 방위각 상에서 두 시어 세그먼트들이 충분히 가까운지를 확인하고, 확인 결과에 기초하여 이웃한 시어 세그먼트가 유효한 시어 세그먼트이면 하나의 클러스터로 묶는다. 이때, 시어 세그먼트의 분포 밀도를 임계값으로 사용하고, 시어 세그먼트의 분포 밀도가 50 %이상일 때 유효한 것으로 설정될 수 있다.Specifically, using the azimuthal association window, it is determined whether the sheer segment existing in the neighboring radius is a valid sheer segment, that is, whether the two sheer segments are sufficiently close on the azimuth angle. Then, If the segment is a valid thesegment, it is bundled into one cluster. At this time, the distribution density of the sheer segment is used as a threshold value, and it can be set to be effective when the distribution density of the sheer segment is 50% or more.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 방위각에서 거리가 멀어짐에 따라 관측반경이 커짐을 고려하여 방위각 집합 윈도우(azimuthal association window)의 윈도우 개수를 다르게 설정하는 것이 바람직하다. 이에 본 실시예에서는, 방위각 집합 윈도우(azimuthal association window)에 포함되는 윈도우의 개수를 레이더 사이트에서는 11개로 설정하고, 거리가 멀어질수록 윈도우의 개수를 점점 감소시켜 레이더 사이트로부터 10 km이상인 지점에서는 3개로 설정한다. Meanwhile, as shown in FIG. 6, it is preferable to set the number of windows of the azimuthal association window to be different considering that the observation radius increases as the distance increases from one azimuth angle. In this embodiment, the number of windows included in the azimuthal association window is set to 11 in the radar site, and as the distance increases, the number of windows is gradually decreased to be 3 Set to.

즉, 설정된 개수의 윈도우 안에 서로 이웃하고 있는 시어 세그먼트들이 50 %이상으로 존재한다면 해당하는 시어 세그먼트들을 하나의 그룹으로 묶어 클러스터를 구성하고, 거리를 늘려가면서 설정된 윈도우 안에 서로 이웃하고 있는 시어 세그먼트들이 50 %이상으로 존재하는지 확인하여 50 %이상으로 존재할 경우 해당하는 시어 세그먼트들을 하나의 그룹으로 묶어가는 과정을 윈도우 안에 시어 세그먼트들이 50 %미만으로 존재할 때까지 반복한다. 이러한 그룹핑 과정을 통해 시어 세그먼트 그룹에 대한 클러스터가 커지게 된다. That is, if there are more than 50% of the neighboring theater segments in the set number of windows, the corresponding theater segments are grouped into one group to form a cluster, and the neighboring theater segments are set to 50 %, And if there is more than 50%, the process of grouping the corresponding thether segments into one group is repeated until there are less than 50% of the thether segments in the window. Through this grouping process, the clusters for the sheer segment group become larger.

이어서, 클러스터의 분류 과정(S342)이 수행되는데, 이 과정(S3442)은, 미리 설정된 면적 임계값을 이용하여 클러스터들을 발산 영역으로 분류하는 과정으로, 작은 사이즈로 인해 실제 다운버스트의 발산 패턴과 같은 현상을 일으키지 않는 클러스터들을 제거하기 위한 작업이다. Then, a cluster classification process S342 is performed. In this process S3442, clusters are classified into a divergence region using a preset area threshold value, and the divergence pattern of actual downburst It is a task to remove clusters that do not cause the phenomenon.

즉, 시어 세그먼트 클러스터링 과정(S332)에서 구성된 클러스터들 중 미리 설정된 면적 임계값(Ath) 이상인 클러스터를 다운버스트의 발산 영역으로 분류한다. 이때, 면적 임계값(Ath)은 길이(R), 시어(Shear)의 함수로 수학식 1과 같으며, 본 실시 예에서는, 시어 세그먼트 그룹의 길이(Rr)가 2 km이상이면서 16 km이하이면 실제 클러스터의 길이를 사용하고, 해당 범위를 만족하지 않을 경우에는 길이 최소값(Rmin) 또는 길이 최대값(Rmax)을 사용한다. 또한, 클러스터의 시어(Shearr)가 10.0 ms-1이상이면서 27.5 ms-1이하이면 실제 클러스터의 시어값을 사용하고, 해당 범위를 만족하지 않을 경우에는 시어 최소값(Shearmin) 또는 시어 최대값(Shearmax)을 사용한다.That is, clusters having a predetermined area threshold value (A th ) or more among clusters configured in the theoretical segment clustering process (S332) are classified as divergence regions of the down burst. In this case, the area threshold value A th is a function of the length R and the shear, and the length Rr of the sheer segment group is 2 km or more and 16 km or less , The length of the actual cluster is used. If the range is not satisfied, the minimum length value Rmin or the maximum length value Rmax is used. Further, the shear in the cluster (Shear r) is 10.0 ms -1 or more, yet is less than 27.5 ms -1 when using the shear value of the physical clusters, and does not meet the minimum range, the shear (Shear min) or the maximum shear ( Shear max ).

이처럼 발산영역 탐지 과정(S302)을 통해 탐지된 발산 영역은 도 11에 도시된 바와 같이, 발산계(divergence field) 및 AWS(Automatic Weather System; 자동기상관측장비)의 시계열 자료와의 비교를 통해 입증된다. 11, the divergence area detected through the divergence zone detection process (S302) is verified through comparison with the time series data of the divergence field and the AWS (Automatic Weather System) do.

도 11의 (a)는 2012년 7월 12일 21시 50분 군산지역에 탐지된 발산영역 결과를 발산장으로 표출한 영상을, (b)는 지상 AWS의 바람벡터 자료를 각각 나타낸다. 여기서, 본 발명에 사용된 데이터는 2012년 7월 12일자 50분 군산지역에서 관측된 단일 대류셀의 다운버스트 사례를 이용하였다.11 (a) shows an image of a divergence field detected at 21:50 on July 12, 2012 in Kunsan area as a divergence field, and FIG. 11 (b) shows a wind vector data of a ground AWS. Here, the data used in the present invention is a case of a single convection cell down-burst observed in Gunsan area, 50 minutes on July 12,

도 11의 (a) 및 (b)를 참조하면, 다운버스트 영역은 반사도 50 dBZ 이상, 시선속도의 변화는 -5 ms-1로 발산영역((a)의 검은 원으로 표시)과 일치하고 지상 AWS로 산출된 발산장에서 관측된 영역((b)의 검은 화살표로 표시되는 영역)과도 일치함을 알 수 있다.11A and 11B, the downburst region coincides with the reflectivity of 50 dBZ or more, and the change in the line-of-sight velocity coincides with -5 ms -1 in the diverging region (indicated by a black circle in (a) It can be seen that this is also consistent with the area observed in the divergence field calculated by AWS (the area indicated by the black arrow in (b)).

그런 다음, 수렴영역 탐지 과정(S303)이 수행되는데, 수렴영역 탐지 과정(S303)은, 시선속도 수렴 신호 탐지 과정(S313) 및 시선속도 수렴 신호 분류 과정(S323)을 포함할 수 있다. Then, a convergence region detection process S303 is performed. The convergence region detection process S303 may include a gaze-speed convergence signal detection process S313 and a gaze-speed convergence signal classification process S323.

여기서, 시선속도 수렴 신호 탐지 과정(S313)은, 시선속도 수렴 신호의 시작지점과 종료지점을 찾는 과정으로, 하나의 방위각에서 이웃하는 두 개의 시선속도를 비교 후 감소하는 지점을 탐색하여 시선속도 수렴 신호의 시작지점으로 지정하고, 시선속도의 증가 경향을 나타내는 sum_increase 변수를 이용하여 시선속도 수렴 신호의 종료지점을 찾는다. 본 실시 예에서는, 시선속도 수렴 신호의 시작지점을 에러 자료의 영향을 줄이기 위해서 두 개의 시선속도 차가 3 ms-1이하인 지점으로 설정한다. Here, the gaze speed convergence signal detection process S313 is a process of finding a starting point and an end point of the gaze speed convergence signal. The gaze speed convergence signal detection process S313 searches for a point where the two gaze velocities are compared and decreased at one azimuth angle, And the end point of the convergence speed of the gaze speed is searched by using the sum_increase variable indicating the increasing trend of the gaze speed. In this embodiment, the starting point of the line-speed convergence signal is set to a point where the difference in the line-of-sight velocities is 3 ms -1 or less in order to reduce the influence of the error data.

자세하게는, 도 12를 참조하여 시선속도 수렴 신호 탐지 과정(S313)을 설명하면, 하나의 방위각에서 이웃하는 두 개의 시선속도를 비교하여 시선속도가 감소하는 지점을 탐색하고, 시선속도가 감소하는 지점이 탐색되면, 시작지점으로 지정한다. More specifically, referring to FIG. 12, the gaze speed convergence signal detection process (S313) will be described. The gaze speed convergence signal detection process (S313) will be described. The gaze speed convergence signal detection process Is designated as the start point.

이와 같이 본 발명의 시선속도 수렴 신호 탐지 과정(S313)은, 시작지점이 탐지된 것을 전제로 이루어지며, 시작지점에서 sum_increase 변수(SIi-1, i=2)와 최소시선속도 VRmin는 0 ms-1로 초기화된다(S501). Thus, the radial velocity convergence signal detection process of the present invention (S313) is made that the start point are detected on the assumption, sum_increase variable (SI i-1, i = 2) at the start point and the minimum radial velocity VR min is 0 ms -1 (S501).

그런 다음, 시선속도의 증가가 탐지되면(S502, N), 증가가 시작되는 지점의 시선속도(VRi-1)가 최소시선속도(VRmin; min_radial velocity)로 설정되고(S507, Y) 시선속도의 차(VR_D)만큼 sum_increase 변수(SIi)에 더해져(S508, S509) 설정된 임계값(3 ms-1)을 넘는 지점(S510, Y)이 시선속도 수렴 신호의 종료지점을 검출된다(S511). Then, when an increase in the gaze speed is detected (S502, N), the gaze speed VR i-1 at the point where the increase is started is set to the minimum gaze speed VR min (S507, Y) by car (VR_D) of the variable speed sum_increase added to the (SI i) (S508, S509 ) the threshold set (3 ms -1) than the point (S510, Y) are detected the end point of the converging radial velocity signal (S511 ).

만약 증가하던 시선속도의 경향이 다시 감소하면 감소된 시선속도의 값(VRi)을 최소시선속도(VRmin) 값의 비교를 수행하여 감소한 시선속도의 값(VRi)이 최소시선속도(VRmin)보다 크다면 시선속도의 차(VR_D)는 sum_increase 변수(SIi)에 더해져(S509) 시선속도 수렴 신호의 종료지점을 계속해서 찾아가지만, 감소한 시선속도 값(VRi)이 최소시선속도(VRmin)보다 더 작다면 이전의 sum_increase 변수(SIi-1)가 0 ms-1인지 확인하여 아닐 경우(S503, N), sum_increase 변수(SIi-1)를 1 ms-1만큼 감소시킨다(S505).If the trend of who increased radial velocity is reduced again, the value of the reduced radial velocity (VR i) the minimum radial velocity (VR min) of the radial velocity down to a comparison of the value value (VR i) the minimum radial velocity (VR min , the difference in line speed VR_D is added to the sum_increase variable SI i in step S509 to continuously search for the end point of the line speed convergence signal. However, if the reduced line speed value VR i is less than the minimum line speed VR min ), if the previous sum_increase variable SI i-1 is not 0 ms -1 (S 503, N), the sum_increase variable SI i -1 is decreased by 1 ms -1 S505).

그리고 시선속도의 감소가 계속된다면 sum_increase 변수(SIi-1)를 1 ms-1만큼 감소시키고 음수가 되는 시점(S506, Y)에 sum_increase 변수(SIi-1)를 '0'으로 초기화시킨다(S504). If the decrease of the gaze speed continues, the sum_increase variable SIi -1 is reduced by 1 ms -1 and the sum_increase SI i-1 is initialized to 0 at the time of the negative value S506, Y S504).

여기서, 감소한 시선속도 값(VRi)이 최소시선속도(VRmin)보다 작은 경우 sum_increase 변수(SIi-1)의 감소폭을 1 ms-1로 일정하게 둔 이유는 에러 자료에 의한 시선속도 불연속 지점에서의 큰 증감의 영향을 줄이고, 증가하는 경향을 탐지하는데 더 큰 비중을 주기 위해서이다.The reason why the decrease width of the sum_increase variable (SI i-1 ) is kept constant at 1 ms -1 when the reduced visual velocity value VR i is smaller than the minimum visual velocity VR min is that the visual velocity discontinuity point In order to reduce the impact of large increases and to give greater weight to detecting increasing trends.

이러한 시선속도 수렴 신호의 탐지 과정(S313)을 다운버스트 사례에 적용시킨 결과를 도 13을 통해 예시하도록 한다.The result of applying the detection process S313 of the line-of-sight velocity convergence signal to the case of the down-burst is illustrated in FIG.

도 13을 참조하면, 파란색 실선은 시선속도, 빨간색 막대는 시선속도의 차이, 회색 실선은 sum_increases, 초록색 삼각형은 시작지점과 종료지점을 나타내는 플래그(flag)로 1은 시작지점, 3은 종료지점을 각각 나타내는데, 시선속도가 감소하기 시작하는 BIN 141에서 플래그가 1이 되어 신호가 시작되고, 시선속도가 증가하기 시작하는 BIN 161에서 sum_increases 변수가 3보다 큰 값이 되어 신호가 종료된다. 13, the blue solid line indicates the gaze speed, the red bar indicates the difference in the gaze speed, the gray solid line indicates the sum_increases, and the green triangle indicates the start and end points, where 1 is the start point and 3 is the end point At BIN 141, the flag starts at 1 and starts to increase. At BIN 161, the sum_increases variable is greater than 3, and the signal is terminated.

이어서, 시선속도 수렴 신호의 분류 과정(S323)이 수행되는데, 이 과정(S323)은, 미리 설정된 시선속도 수렴 신호의 길이, 고도, 시선속도 및 반사도에 관한 임계값들을 적용해 탐색된 시선속도 수렴 신호들을 분류하는 과정이다. Subsequently, a classification process S323 of the line-of-sight velocity convergence signal is performed. In this process S323, the line-of-sight velocity convergence signal is calculated by applying threshold values relating to the length, altitude, It is a process of classifying signals.

일 예로, 탐색된 시선속도 수렴 신호들에 대해, 길이가 2 km이상인지, 고도가 2 km이상인지, 시선속도 '0'을 포함하는지, 35 dBZ이상인 반사도 영역의 비율이 50 %이상인지와 같이, 미리 설정된 임계값 조건들을 적용하여 만족하는 시선속도 수렴 신호들을 분류한다. 여기서, 시선속도 수렴 신호가 '0 ms-1'의 시선속도를 포함해야 하는 이유는 양의 시선속도에서 음의 시선속도로의 변화를 탐지하기 위해서이다.For example, if the seek velocity convergence signals have a length of 2 km or more, an altitude of 2 km or more, a line speed of '0', a ratio of a reflectivity region of 35 dBZ or more is 50% , And classifies the line-of-sight velocity convergence signals satisfying by applying preset threshold conditions. Here, the reason why the line speed convergence signal should include the line speed of '0 ms -1 ' is to detect the change from the positive line speed to the negative line speed.

그런 다음, 다운버스트 탐지 과정(S304)이 수행되는데, 다운버스트 탐지 과정(S304)은, 발산영역 탐지 과정(S302)을 통해 하층에서 탐지된 발산 영역의 상층에 존재하는 수렴영역을 분류하는 과정이다.Next, a downburst detection process S304 is performed. The downburst detection process S304 is a process of classifying a convergence region existing in an upper layer of the divergence region detected in the lower layer through a divergence zone detection process S302 .

즉, 다운버스트 분류 과정(S304)은, 발산영역 탐지 과정(S302)을 통해 탐지된 하층의 발산영역과 수렴영역 탐지 과정(S303)을 통해 탐지된 상층의 수렴영역의 위치 비교를 통해서 하층 발산영역과 일치하는 상층 수렴영역을 찾고, 해당 영역을 최종적으로 다운버스트로 분류할 수 있다. That is, the downburst sorting process S304 may be performed by comparing the divergence region of the lower layer detected through the divergence zone detection process S302 and the convergence region of the upper layer detected through the convergence zone detection process S303, And the corresponding region can be finally classified as a down-burst.

이와 같은 다운버스트 분류 과정(S304)을 다운버스트 사례에 적용시킨 결과를 도 14를 통해 예시하도록 한다. The result of applying the down burst classification process (S304) to the down burst case will be illustrated in FIG.

도 14의 (a)는 군산 레이더에서 관측된 최하층에서 탐지한 발산영역 PPI 영상, (b)는 7번째 고도각 PPI의 시선속도장에서 탐지한 수렴영역 PPI 영상, (c)는 발산영역과 일치하는 상층 수렴영역의 PPI 영상을 각각 나타낸다. Fig. 14 (a) shows the PPI image of the divergence area detected at the lowest layer observed in Kunsan radar, Fig. 14 (b) shows the convergence area PPI image detected at the line velocity field of the seventh altitude PPI, And PPI images of the upper layer convergence region.

도 14의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상층에서 탐지된 수렴영역은 임계값에 따라 분류된 뒤 총 4군데에서 나타났고 이 중 가장 큰 수렴영역이 하층에서 나타난 발산영역과 일치하므로 다운버스트로 분류되었다.Referring to FIGS. 14A to 14C, the convergence regions detected in the upper layer are classified according to the threshold values, and appear in a total of 4 places, and the largest convergence region coincides with the divergence region shown in the lower layer, Bursts.

이처럼 본 발명의 다운버스트 탐지 방법에 따르면 다운버스트의 메커니즘에 기반하여 다운버스트 발생시 나타나는 하층의 발산영역과 상층의 수렴영역을 모두 탐지함으로써 정확한 다운버스트의 탐지가 가능함을 알 수 있다.
As described above, according to the down-burst detection method of the present invention, it is possible to detect the accurate down-burst by detecting both the divergence region of the lower layer and the convergence region of the upper layer, which occurs when the down- burst occurs, based on the mechanism of the down-burst.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

또한, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Further, the apparatus and method according to the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and a carrier wave (for example, transmission via the Internet). The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

10. 도플러 기상레이더 시스템 20. 다운버스트 탐지 시스템
21. 자료수집부 22. 발산영역 탐지 모듈
23. 수렴영역 탐지 모듈 24. 다운버스트 분류 모듈
10. Doppler weather radar system 20. Downburst detection system
21. Data collection module 22. Divergence zone detection module
23. convergence zone detection module 24. down burst classification module

Claims (13)

도플러 기상레이더 관측 자료를 수집하는 자료수집부-상기 관측 자료는 레이더 PPI(Plan-Position Indicator) 시선속도 자료 및 레이더 PPI 반사도 자료를 포함함-;
수집된 최하층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 음의 시선속도에서 양의 시선속도로 변화하는 시선속도의 발산 패턴을 찾아 시어 세그먼트로 탐지하고, 탐지된 시어 세그먼트들을 미리 설정된 임계값에 기초하여 유효 시어 세그먼트로 분류하고, 분류된 유효 시어 세그먼트를 그룹핑을 통해 발산영역으로 분류하는 발산영역 탐지모듈;
수집된 상층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 양의 시선속도에서 음의 시선속도로 변화하는 시선속도의 수렴 패턴을 찾아 시선속도 수렴 신호로 탐지하고, 탐지된 시선속도 수렴 신호들을 미리 설정된 임계값에 기초하여 수렴영역으로 분류하는 수렴영역 탐지모듈; 및
분류된 발산영역과 수렴영역의 일치 여부를 비교하고, 비교결과 하층의 발산영역과 일치하는 상층의 수렴영역이 존재하면, 해당 영역을 다운버스트로 분류하는 다운버스트 분류모듈;
을 포함하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템.
A data collection unit for collecting Doppler weather radar observations; the observations include radar PPI (Plan-Position Indicator) line-of-sight data and radar PPI reflectance data;
Using the collected lowest-layer radar PPI line-of-sight data, a divergence pattern of a line-of-sight velocity that varies from a negative line-of-sight velocity to a positive line-of-sight velocity is searched for as a searse segment and the detected searse segments are determined based on a preset threshold A divergence zone detection module for classifying the valid seer segments classified into divergence zones through grouping;
Using the collected upper layer radar PPI line-of-sight velocity data, a convergence pattern of the line speed changing from the positive line-of-sight velocity to the negative line-of-sight velocity is found and detected as the line velocity convergence signal. Based on the detected threshold velocity convergence signals, A convergence region detection module for classifying the convergence region into a convergence region; And
A down burst classification module that compares the classified divergence divergence region with a convergence region and classifies the region as a down burst if a convergence region of an upper layer coinciding with a divergence region of a lower layer as a result of the comparison is present;
And a radar line velocity including the radar line velocity.
청구항 1에 있어서,
상기 수렴영역 탐지모듈은, 수집된 상층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 양의 시선속도에서 음의 시선속도로 변화하는 시선속도의 수렴 패턴의 시작지점 및 종료지점을 찾고, 찾은 시작지점 및 종료지점으로 이루어진 영역을 시선속도 수렴 신호로 탐지하는 시선속도 수렴신호 탐지부; 및
탐지된 시선속도 수렴 신호들을 길이, 고도, 시선속도 및 반사도를 적어도 포함하는 임계값과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 수렴영역을 분류하는 시선속도 수렴신호 분류부;
를 포함하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템.
The method according to claim 1,
The convergence zone detection module finds the start point and end point of the convergence pattern of the line speed changing from the positive line speed to the negative line speed using the collected upper layer radar PPI line speed data, A line velocity convergence signal detecting unit for detecting an area formed by the line velocity convergence signal; And
A line-of-sight convergence signal classifying unit for comparing the detected line-of-sight velocity convergence signals with a threshold value including at least length, altitude, line speed and reflectivity, and classifying the convergence region based on the comparison result;
A radar line velocity detection unit for detecting a radar line velocity;
청구항 2에 있어서,
상기 시선속도 수렴신호 탐지부는, 하나의 방위각에 대한 이웃하는 두 시선속도를 비교하고, 비교 결과로부터 시선속도가 감소하는 지점을 찾아 시선속도 수렴신호의 시작지점으로 지정하고, 상기 비교 결과로부터 시선속도가 증가하는 지점을 찾되, 시선속도의 증가 정도를 나타내는 sum_increase 변수가 미리 설정된 임계값보다 큰 지점을 종료지점으로 지정하는 것을 특징으로 하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템.
The method of claim 2,
The line-of-sight convergence signal detecting unit compares two line-of-sight velocities for one azimuth angle, designates a point where the line-of-sight velocity decreases from the comparison result as a starting point of the line-of-sight velocity convergence signal, Wherein a point where the sum_increase variable indicating the degree of increase of the line speed is greater than a preset threshold value is designated as the end point.
청구항 3에 있어서,
상기 시선속도 수렴신호 탐지부는, 지정된 시작시점에서 상기 sum_increase 변수를 0으로 초기화하고, 시선속도의 증가가 탐지되면 시선속도의 증가가 시작되는 지점의 시선속도를 최소시선속도로 설정하고, 이웃한 두 시선속도의 차를 상기 sum_increase 변수에 합산하고, 합산한 값이 미리 설정된 임계값 이상이면 해당 지점을 종료지점으로 지정하는 것을 특징으로 하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템.
The method of claim 3,
The gaze speed convergence signal detecting unit initializes the sum_increase variable to 0 at a specified starting point and sets the gaze speed at the point where the gaze speed increase starts when the gaze speed increase is detected to the minimum gaze speed, The sum of the gaze speeds is added to the sum_increase variable, and if the sum is greater than or equal to a predetermined threshold value, the point is designated as the end point.
청구항 2에 있어서,
상기 시선속도 수렴신호 분류부는, 탐지된 시선속도 수렴신호들에 대해 길이가 2 km이상인지 여부, 고도가 2 km이상인지 여부, 시선속도가 0 ms-1을 포함하는지 여부 및 반사도가 35 dBZ이상인 영역의 비율이 50 %이상인지 여부를 각각 확인하여 모두 만족하는 시선속도 수렴신호들을 수렴영역으로 분류하는 것을 특징으로 하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템.
The method of claim 2,
The line-of-sight convergence signal classifying unit classifies the detected line-of-sight convergence signals whether the length is greater than or equal to 2 km, whether the altitude is greater than or equal to 2 km, whether the line speed includes 0 ms -1 , Area rate is 50% or more, and all the satisfying convergence speed convergence signals are classified into a convergence area.
청구항 1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발산영역 탐지모듈은, 수집된 최하층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 음의 시선속도에서 양의 시선속도로 변화하는 시선속도의 발산 패턴의 시작지점 및 종료지점을 찾고, 찾은 시작지점 및 종료지점으로 이루어진 영역을 시어 세그먼트로 탐지하는 시어 세그먼트 탐지부;
탐지된 시어 세그먼트들의 길이, 시어, 고도 및 반사도 각각을 미리 설정된 임계값과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 유효 시어 세그먼트들로 분류하고, 분류된 유효 시어 세그먼트들 중 미리 설정된 방위각 집합 윈도우에 대한 분포 밀도 임계값을 만족하는 유효 시어 세그먼트들을 묶어 클러스터를 구성하는 클러스터링부; 및
구성된 클러스터들을 미리 설정된 면적 임계값과 비교하고, 비교 결과에 기초하여 발산영역으로 분류하는 발산영역 분류부;를 포함하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The diverging zone detection module finds the starting point and ending point of the divergence pattern of the line velocity changing from the negative gaze velocity to the positive gaze velocity using the collected lowest-layer radar PPI gaze velocity data, A sheer segment detecting unit for detecting a region formed by the shear segment;
The length, shear, altitude, and reflectivity of the detected thether segments are compared with preset threshold values, classified into valid theoretic segments based on the comparison result, and the distribution of the predefined azimuth aggregate windows A clustering unit for constructing a cluster by grouping valid seed segments satisfying a density threshold value; And
And a divergence area classifier for comparing the configured clusters with a preset area threshold value and classifying the constructed clusters into a divergence area based on the comparison result.
레이더 PPI 시선속도 자료 및 레이더 PPI 반사도 자료를 수집하는 자료 수집 단계;
수집된 최하층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 하층의 발산영역을 탐지하는 발산영역 탐지 단계;
수집된 상층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 상층의 수렴영역을 탐지하는 수렴영역 탐지 단계; 및
탐지된 하층의 발산영역과 탐지된 상층의 수렴영역의 일치 여부를 비교하여 다운버스트를 분류하는 다운버스트 분류 단계;
를 포함하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 방법.
A data collecting step of collecting radar PPI line-of-sight data and radar PPI reflectance data;
Detecting the divergence zone to detect the lower divergence zone using collected lowest radar PPI gaze velocity data;
A convergence zone detection step of detecting the convergence region of the upper layer using the collected upper layer radar PPI line velocity data; And
A down burst classification step of comparing the detected divergence region of the lower layer and the detected convergence region of the upper layer to classify the down burst;
And detecting a downward burst using the radar line velocity.
청구항 7에 있어서,
상기 발산영역 탐지 단계는, 수집된 최하층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 음의 시선속도에서 양의 시선속도로 변화하는 시선속도의 발산 패턴의 시작지점 및 종료지점을 찾고, 찾은 시작지점 및 종료지점으로 이루어진 영역을 시어 세그먼트로 탐지하는 시어 세그먼트 탐지 단계;
탐지된 시어 세그먼트들로부터 미리 설정된 임계값에 기초하여 유효 시어 세그먼트들을 분류하는 유효 시어 세그먼트 분류 단계;
분류된 유효 시어 세그먼트들을 미리 설정된 분포 밀도의 임계값에 기초하여 클러스터를 구성하는 클러스터 구성 단계; 및
구성된 클러스터를 미리 설정된 면적 임계값에 기초하여 발산영역으로 분류하는 발산영역 분류 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 방법.
The method of claim 7,
The diverging region detection step finds a starting point and an ending point of a divergence pattern of a line velocity changing from a negative gaze velocity to a positive gaze velocity using the collected lowest-order radar PPI gaze velocity data, A sheer segment detection step of detecting a region formed by the sheer segment;
A valid weir segment classification step of classifying valid weir segments based on a preset threshold value from detected heuristic segments;
A cluster constructing step of constructing a cluster based on a threshold value of a predetermined distribution density of the sorted effective segments; And
And a divergence region classification step of classifying the configured clusters into divergence regions based on a preset area threshold value.
청구항 7에 있어서,
상기 수렴영역 탐지 단계는, 수집된 상층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 양의 시선속도에서 음의 시선속도로 변화하는 시선속도의 수렴 패턴의 시작지점 및 종료지점을 찾고, 찾은 시작지점 및 종료지점으로 이루어진 영역을 시선속도 수렴 신호로 탐지하는 시선속도 수렴신호 탐지 단계; 및
탐지된 시선속도 수렴 신호들을 길이, 고도, 시선속도 및 반사도를 적어도 포함하는 임계값에 기초하여 수렴영역을 분류하는 시선속도 수렴신호 분류 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 방법.
The method of claim 7,
The convergence region detection step uses the collected upper layer radar PPI line-of-sight data to find the start point and end point of the convergence pattern of the line speed changing from the positive line speed to the negative line speed, A line speed convergence signal detecting step of detecting an area made up of the line speed convergence signal; And
A line-of-sight convergence signal classifying step of classifying convergence regions based on a threshold value including at least the detected line-velocity convergence signals at a length, an altitude, a line-of-sight velocity, and a reflectivity;
Wherein the radar line velocity is calculated based on the radar line velocity.
청구항 9에 있어서,
상기 시선속도 수렴신호 탐지 단계는, 수집된 상층 레이더 PPI 시선속도 자료를 이용해 하나의 방위각에 대한 이웃하는 두 시선속도를 비교하는 단계;
비교 결과 시선속도의 감소로 판단되면 시선속도가 감소하는 지점을 시선속도 수렴신호의 시작 지점으로 지정하고 시선속도의 증가 정도를 나타내는 sum_increase 변수를 0으로 초기화하고 증가가 시작되는 지점의 시선속도를 최소시선속도로 설정하는 단계;
지정된 시작 지점 이후 이웃하는 두 시선속도의 비교 결과 시선속도의 증가가 탐지되면, 상기 sum_increase 변수에 두 시선속도의 차를 더한 값과 미리 설정된 임계값을 비교하는 단계; 및
상기 sum_increase 변수에 두 시선속도의 차를 더한 값이 상기 미리 설정된 임계값보다 크면 해당 지점을 종료지점으로 지정하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다운버스트 탐지 방법.
The method of claim 9,
The convergence signal detection step may include comparing two neighboring line-of-sight velocities for one azimuth using the collected upper-layer radar PPI line-of-sight velocity data;
If it is judged that the gaze speed is decreased, the point where the gaze speed decreases is designated as the starting point of the gaze speed convergence signal, and the sum_increase variable indicating the degree of increase of the gaze speed is initialized to 0 and the gaze speed Setting a gaze speed;
Comparing a value obtained by adding the difference between two line speeds to the sum_increase variable and a predetermined threshold value when an increase in line speed is detected as a result of comparison between two neighboring line speeds after a designated start point; And
Designating a corresponding point as an end point if the sum_increase variable plus a difference in two line speeds is greater than the preset threshold value;
Wherein the down burst detection method comprises the steps of:
청구항 10에 있어서,
상기 시선속도 수렴신호 탐지 단계는, 증가하던 시선속도의 감소가 탐지되면, 감소된 시선속도 값과 최소시선속도 값을 비교하는 단계;
비교 결과 감소한 시선속도 값이 최소시선속도보다 크면 상기 sum_increase 변수에 두 시선속도의 차를 더한 후 시선속도 수렴 신호의 종료지점을 계속 탐색하는 단계; 및
비교 결과 감소한 시선속도 값이 최소시선속도보다 작으면 상기 sum_increase 변수를 1 ms-1 만큼 감소시키고 상기 sum_increase 변수의 값이 음수가 되는 시점에 0으로 초기화하는 단계;
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이더 시선속도를 이용한 다운버스트 탐지 방법.
The method of claim 10,
Wherein the step of detecting the line-of-sight convergence signal comprises the steps of: comparing a reduced line-of-sight velocity value and a minimum line-of-sight velocity value when a decrease in the increased line-of-sight velocity is detected;
If the decreased gaze velocity value is greater than the minimum gaze velocity, adding the difference of the two gaze velocities to the sum_increase variable and continuing to search for the end point of the gaze velocity convergence signal; And
Decreasing the sum_increase variable by 1 ms -1 and initializing the sum_increase variable to zero when the value of the sum_increase variable becomes negative if the gaze speed value decreased as a result of comparison is smaller than the minimum gaze speed;
And detecting the radar line velocity based on the radar line velocity.
청구항 9에 있어서,
상기 시선속도 수렴신호 분류 단계는, 탐지된 시선속도 수렴 신호들에 대해 길이가 2 km이상인지 여부, 발생 고도가 2 km이상인지 여부, 시선속도가 0 ms-1을 포함하는지 여부 및 반사도가 35 dBZ이상인 비율이 50 %이상인지 여부를 각각 확인하는 단계; 및
확인 결과 길이가 2 km이상이며, 발생 고도가 2 km이상이며, 시선속도가 0 ms-1을 포함하며, 반사도가 35 dBZ이상인 비율이 50 %이상인 시선속도 수렴 신호를 수렴영역으로 분류하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다운버스트 탐지 방법.
The method of claim 9,
The line-of-sight convergence signal classifying step may include classifying the detected line-of-sight convergence signals as to whether the length is greater than or equal to 2 km, whether the generated altitude is greater than or equal to 2 km, whether the line velocity includes 0 ms -1 , determining whether a ratio of dBZ or more is 50% or more; And
Classifying the line-of-sight convergence signal having a length of 2 km or more, a generation altitude of 2 km or more, a line speed of 0 ms -1 and a reflectivity of 35 dBZ or more as 50% or more as a convergence area;
Wherein the down burst detection method comprises the steps of:
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위해 디지털 신호 처리 장치에 의해 판독되고 실행될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체.13. A recording medium on which a program readable and executable by a digital signal processing apparatus for performing the method according to any one of claims 7 to 12 is recorded.
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