一种雷电定位网性能评估的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种雷电定位网性能评估系统及方法，包括应用场景选择模块、雷电定位网自参照评估模块及摄像观测评估模块，根据雷电定位网的应用需求选择应用场景，当需要初步测试雷电定位网性能时，选择应用场景为雷电定位网初步评估，调用雷电定位网自参照评估模块，评估雷电定位网的第一中值定位精度；或者调用所述摄像观测评估模块，将摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的雷电数据作为地面实际数据，评估雷电定位网的探测效率、第二中值定位精度和雷电分类准确度。本发明专利技术可以根据实际情况和需求灵活组合使用，既能够有效评估雷电定位网的探测效率和中值定位精度，又能够在一定程度上降低评估成本，有助于提高雷电定位网的性能和实用性。性能和实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种雷电定位网性能评估的方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷电定位领域，具体而言，涉及与评估雷电定位网运行性能相关的方法及系统。

技术介绍

[0002]雷电定位网是一种广泛应用于天气灾害监测和预警中的技术手段，可以实现对雷暴的实时监测和定位，雷电定位网的运行性能评估对于提高系统的实时探测效率和定位精度至关重要，对于优化系统性能和指导实际应用也具有重要意义。目前，对雷电定位网性能评估一般基于与雷暴微物理过程模拟结果比较法或与卫星监测雷电结果比较法。然而，由于雷暴微物理过程模拟需要高性能计算机运行模拟，其成本较为高昂；而卫星一般探测到的是云闪或强地闪，对地闪网评估准确性有限。因此，亟需发展一种经济实用且准确性较高的方法及系统来评估雷电定位网的运行性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是要提供一种雷电定位网性能评估方法及系统，根据实际情况选择合适的评估方法，通过这些评估方法及系统的有效应用，可以为雷电定位网的研发、优化和实际应用提供有力支持，进一步提高雷电定位网的性能和实用性。
[0004]为实现此目的，本专利技术所设计的雷电定位网性能评估系统，包括应用场景选择模块、雷电定位网自参照评估模块、摄像观测评估模块；所述应用场景选择模块用于根据雷电定位网的应用需求选择应用场景，当需要初步测试雷电定位网性能时，选择应用场景为雷电定位网初步评估，调用所述雷电定位网自参照评估模块，或者调用所述摄像观测评估模块；所述雷电定位网自参照评估模块利用雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度评估雷电定位网的第一中值定位精度；所述摄像观测评估模块根据摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数和待评估雷电定位网获得的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数，评估得到雷电定位网的探测效率、第二中值定位精度和雷电分类准确度。
[0005]一种雷电定位网性能评估方法，它包括如下步骤：
[0006]步骤1，根据雷电定位网的应用需求选择应用场景，当需要初步测试雷电定位网性能时，选择应用场景为雷电定位网初步评估，调用所述雷电定位网自参照评估模块，或者调用所述摄像观测评估模块；
[0007]步骤2，所述雷电定位网自参照评估模块利用雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度评估雷电定位网的第一中值定位精度；
[0008]步骤3，所述摄像观测评估模块根据摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数和待评估雷电定位网获得的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数，评估得到雷电定位网的探测效率、第二中值定位精度和雷电分类准确度。
[0009]本专利技术的有益效果为：本专利技术既能够有效评估雷电定位网的探测效率和中值定位精度，又能够在一定程度上降低评估成本。这些方法可以根据实际情况和需求灵活组合使用，有助于提高雷电定位网的性能和实用性。
附图说明
[0010]图1为本专利技术系统结构图；
[0011]图2为本专利技术实施例的雷电定位网自参照法性能评估参量示意图；
[0012]图3为本专利技术实施例的火箭引雷实验或高实验塔遭雷击的观测数据作为定位性能评估验证方法；
[0013]图4为本专利技术实施例的高速摄像机拍摄的雷电数据评估雷电发生区域的雷电定位网；
[0014]图5为本专利技术实施例的利用参考雷电定位网的对比验证待评估雷电定位网的运行性能；
[0015]图6为本专利技术实施例的电网雷击故障案例验证雷电定位网的运行性能示意图；
[0016]其中，1
‑
应用场景选择模块、2
‑
雷电定位网自参照评估模块、3
‑
火箭引雷与高建筑物验证评估模块、4
‑
摄像观测评估模块、5
‑
雷电定位网比对评估模块、6
‑
雷击案例验证评估模块。
具体实施方式
[0017]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：
[0018]一种雷电定位网性能评估系统，如图1所示，它包括应用场景选择模块1、雷电定位网自参照评估模块2、摄像观测评估模块4：
[0019]所述应用场景选择模块1用于根据雷电定位网的应用需求选择应用场景，当需要初步测试雷电定位网性能时，选择应用场景为雷电定位网初步评估，调用所述雷电定位网自参照评估模块2，或者调用所述摄像观测评估模块4；这两种方法成本较低，操作简便，能够快速得到雷电定位网的探测效率和中值定位精度等基本信息；
[0020]所述雷电定位网自参照评估模块2利用雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度评估雷电定位网的第一中值定位精度；此方法要求雷电定位网在采集数据之前经过适当的校准，此方法经济实用，可以有效地评估雷电定位网的性能。
[0021]所述摄像观测评估模块4根据摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数和待评估雷电定位网获得的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数，评估得到雷电定位网的探测效率、第二中值定位精度和雷电分类准确度。然而，此方法数据收集耗时且具有挑战性。
[0022]上述技术方案中，所述雷电定位网自参照评估模块2获得的第一中值定位精度M是所述雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度的中位数；
[0023]所述雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度的具体计算方法为：利用雷电定位网电磁场天线计时误差的标准差、参与定位的电磁场天线个数数据，假设雷电定位网的位置线(在时差法定位中，位置线为双曲线)误差服从零均值高斯分布，以雷电定位网平均定位点为中心，并以所述平均定位点等概率密度分布轨迹形成一簇椭圆，所述椭圆的半长轴
长度为雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度，本实施例中，所述等概率优选为50％，即获取雷电定位网定位误差50％置信椭圆半长轴长度。
[0024]上述技术方案中，所述摄像观测评估模块4获得探测效率的具体计算方法为待评估雷电定位网获得的闪电次数与摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数的比值，按如下公式计算：
[0025][0026]其中，L
detect4
是指待评估雷电定位网探测到的闪电次数；L
occur4
是指摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数；
[0027]所述摄像观测评估模块4获得的第二中值定位精度M4’
的具体计算方法为所述摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电位置与待评估雷电定位网获得的闪电位置距离差值的中位数，计算公式如下：
[0028]M4’
＝median(|P4‑
P4’
|)
[0029]其中，P4是指待评估雷电定位网获得的闪电位置；P4’
指所述摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电位置；median代表中位数函数；
[0030]所述摄像观测评估模块4获得的雷电分类准确度包括云闪分类准确率和地闪分类准确率，按如下公式计算：
[0031][0032]其中，IC...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷电定位网性能评估系统，其特征在于：它包括应用场景选择模块(1)、雷电定位网自参照评估模块(2)、摄像观测评估模块(4)：所述应用场景选择模块(1)用于根据雷电定位网的应用需求选择应用场景，当需要初步测试雷电定位网性能时，选择应用场景为雷电定位网初步评估，调用所述雷电定位网自参照评估模块(2)，或者调用所述摄像观测评估模块(4)；所述雷电定位网自参照评估模块(2)利用雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度评估雷电定位网的第一中值定位精度；所述摄像观测评估模块(4)根据摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数和待评估雷电定位网获得的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数，评估得到雷电定位网的探测效率、第二中值定位精度和雷电分类准确度。2.基于权利要求1所述的雷电定位网性能评估系统，其特征在于：所述雷电定位网自参照评估模块(2)获得的第一中值定位精度M是所述雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度的中位数；所述雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度的具体计算方法为：利用雷电定位网电磁场天线计时误差的标准差、参与定位的电磁场天线个数数据，假设雷电定位网的位置线误差服从零均值高斯分布，以雷电定位网平均定位点为中心，并以所述平均定位点等概率密度分布轨迹形成一簇椭圆，所述椭圆的半长轴长度为雷电定位网定位误差置信椭圆半长轴长度。3.基于权利要求1所述的雷电定位网性能评估系统，其特征在于：所述摄像观测评估模块(4)获得探测效率的具体计算方法为待评估雷电定位网获得的闪电次数与摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数的比值，按如下公式计算：其中，L
detect4
是指待评估雷电定位网探测到的闪电次数；L
occur4
是指摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电次数；所述摄像观测评估模块(4)获得的第二中值定位精度M4’
的具体计算方法为所述摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电位置与待评估雷电定位网获得的闪电位置距离差值的中位数，计算公式如下：M4’
＝median(|P4‑
P4’
|)其中，P4是指待评估雷电定位网获得的闪电位置；P4’
指所述摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的闪电位置；median代表中位数函数；所述摄像观测评估模块(4)获得的雷电分类准确度包括云闪分类准确率和地闪分类准确率，按如下公式计算：其中，IC
classfied4
指待评估雷电定位网获得的云闪次数，CG
classfied4
指待评估雷电定位网获得的地闪次数，IC
occur4
指摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的云闪次数，CG
occur4
指摄像机拍摄到的雷电定位网覆盖范围内的地闪次数。
4.基于权利要求1所述的雷电定位网性能评估系统，其特征在于：所述应用场景选择模块(1)选择的应用场景还包括雷电定位网性能优化，当需要优化调整雷电定位算法，选择应用场景为雷电定位网性能优化时，调用所述雷电定位网比对评估模块(5)；所述雷电定位网比对评估模块(5)根据待优化雷电定位网获得的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数、峰值电流与参考雷电定位网获得的闪电次数、闪电位置、地闪次数、云闪次数、峰值电流，评估得到待优化雷电定位网的探测效率、第二中值定位精度、峰值电流估算准确度和雷电分类准确度。5.基于权利要求4所述的雷电定位网性能评估系统，其特征在于：所述雷电定位网比对评估模块(5)获得探测效率的具体计算方法为待优化雷电定位网获得的闪电次数与参考雷电定位网获得的闪电次数的比值，按如下公式计算：其中，L
detect5
是指待优化雷电定位网探测到的闪电次数；L
occur5
是指参考雷电定位网获得的闪电次数；所述雷电定位网比对评估模块(5)获得的第二中值定位精度M5’
的具体计算方法为所述参考雷电定位网获得的闪电位置与待优化雷电定位网获得的闪电位置距离差值的中位数，计算公式如下：M5’
＝median(|P5‑
P5’
|)其中，P5是指所述待优化雷电定位网获得的闪电位置；P5’
指所述参考雷电定位网获得的闪电位置；median代表中位数函数；所述雷电定位网比对评估模块(5)获得的雷电分类准确度包括云闪分类准确率和地闪分类准确率，按如下公式计算：其中，IC
clsasfied5
指待优化雷电定位网获得的云闪次数，CG
classfied5
指待优化雷电定位网获得的地闪次数，IC
occur5
指参考雷电定位网获得的云闪次数，CG
occ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丰全，王宇，刘泽，白冰洁，李哲，陶汉涛，张磊，王钊，陈扬，许远根，张波，姜志博，黎炎，邓璐，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司国网湖北省电力有限公司国网西藏电力有限公司，
类型：发明
国别省市：