静止卫星闪电探测中的虚假信号滤除

静止卫星闪电探测对强对流天气的实时监测和预警具有重要意义,然而大量虚假闪电信号的存在却对闪电探测结果造成了很大影响。文章主要研究静止卫星闪电探测中的虚假信号滤除算法,以提高闪电数据分析结果的准确性。根据虚假闪电信号产生的原因和形态特征,对现有滤除算法进行系统的分析、归纳和总结。研究表明,目前的算法有各自的针对性,不同算法通常针对特定的噪声源起到过滤作用。未来发展方向,一是从仪器本身特点及其工作环境出发,探索适合于我国静止卫星闪电成像仪的虚假信号滤除算法;二是设计更加通用高效的算法,保证闪电观测的实时性和连续性;三是重视算法精度评估,并以此不断改进和完善算法。

闪电成像仪虚警率和探测率模拟计算

在明确虚警率和探测率概念基础上,建立了虚警率和探测率与信噪比之间相互关系的定量模型,通过模拟计算给出信噪比对虚警率和探测率的影响.计算结果表明:要使虚警率控制在10%以内,信噪比应该达到5.0以上;要使探测率达到90%,信噪比应该达到5.2～5.7.

风云四号静止卫星闪电成像仪监测原理和产品算法研究进展

静止卫星闪电成像仪通过光学成像探测实现闪电定位,能够对闪电活动进行长时间连续监测,为中国地区强对流天气预警和区域闪电活动特征研究提供观测基础。结合国外静止卫星闪电成像仪研究现状,针对风云四号静止卫星闪电成像仪工作原理和产品算法进行了介绍。

基于错误发现率控制的不良反应信号检测方法比较

目的通过蒙特卡罗模拟比较基于错误发现率(FDR)控制的信号检测方法与传统方法的检测效能,验证基于错误发现率控制的方法是否能解决传统方法假阳性信号比例高的问题。方法基于不良反应监测数据的特点,建立自发呈报系统模型,合理设置参数,产生模拟数据,使用R软件进行数据分析,进行传统方法和基于错误发现率控制的方法的比较,并考察判定阈值对信号检测结果的影响。结果传统频数法(PRR和ROR法)的灵敏度高于贝叶斯法(BCPNN和GPS法),特异度稍低;基于FDR控制的方法较传统方法灵敏度提高,特异度降低,且FDR控制对贝叶斯法的影响较频数法更大。结论若检测要求较高的灵敏度和较大的ROC曲线下面积,可优先选择基于FDR控制的GPS法,若要求较高的阳性预测值,则传统BCPNN法为首选。

基于贝叶斯推断的风云四号闪电成像仪中虚假信号滤除

多种原因使得风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)探测到的发光事件中包含大量虚假信号,且目前针对不同的噪声来源采用不同的滤除方法。因此,为寻求一种较通用的、能同时滤除不同来源虚假信号的方法,尝试采用贝叶斯概率推断对2017年8月8日京津冀地区一次雷暴过程中的LMI实测数据进行虚假信号滤除。首先,采用国际上惯用的卫星闪电聚类参数化方案,将时间间隔小于330 ms且空间间隔小于16. 5 km的事件认为是闪电引起的连续信号,不满足此条件的则视为孤立的虚假信号而被滤除。然后,根据连续信号的辐射强度和该位置处的背景亮度与孤立虚假信号之间的差异性,采用贝叶斯概率推断来滤除连续信号中的虚假信号。考虑到贝叶斯推断可能存在误差,进一步根据闪电时空连续性特征设计了信号再判断方法,尽可能地滤除虚假信号且保留真实闪电信号。最后,利用云顶亮温资料及全球闪电定位网(worldwide lightning location network,WWLLN)数据对滤除结果进行初步检验。结果表明:虚假信号约占所有信号的50%;滤除虚假信号后,90%以上的信号分布在云顶低于240 K的区域内,且与WWLLN闪击点具有较好的对应。这种同时考虑信号时空连续性及不同信号间特征量差异性的虚假信号滤除算法,为设计更通用高效的虚假信号滤除算法做出了尝试。

雷击条件下OPGW内光偏振态信号的形成和传播特性

由于雷击光纤复合架空地线(OPGW)时其外绞线上的电流行波传播速度比光纤内光信号的传播速度快,因此这一过程会在OPGW雷击光偏振态信号波头前产生调制形成伪波头,从而给定位带来误差。为此,提出了"伪波头"的概念,并对其形成和传播特征进行了研究;通过理论和仿真计算了雷击OPGW时光偏振态信号的形成过程,并对比研究了实验室模拟雷击OPGW试验和OPGW光传感雷击监测系统现场实测的雷击数据。结果表明:所提出的伪波头现象确实存在,并且会给雷击定位精度造成实质性影响;距离雷击点越远,伪波头影响的时长就越长;雷电流幅值越大,伪波头偏起的幅度就越大。研究结果说明传统的行波法波头标定方法可能并不完全适用,该研究可为基于OPGW雷击点定位方法的实际应用提供参考。

贵州中西部冰雹云闪电活动特征及对降雹指示作用研究

利用VLF/LF三维闪电监测资料、CINRAD/CD雷达资料和地面降雹观测资料,对贵州中西部冰雹云闪电特征进行分析。结果表明:高原台地威宁平均POP和Z值均高于斜坡过渡带区域,两者平均POP值均高于贵州10 a(2006—2015年)平均POP统计特征值。斜坡过渡区域内总闪峰值平均为22次/5 min,威宁总闪峰值平均为13次/5 min。斜坡过渡带区域2σLFCR闪电跳跃信号和闪电频次峰值提前量平均为20 min和13 min,威宁2σLFCR闪电跳跃信号和闪电频次峰值提前量平均为33.7 min和29 min。2σLFCR闪电跳跃信号指示降雹优于闪电频次峰值信号,在实际中可以综合利用闪电2σLFCR跳跃信号与峰值信号识别降雹。