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1、(10)申请公布号 CN 104169744 A (43)申请公布日 2014.11.26 CN 104169744 A (21)申请号 201380014848.3 (22)申请日 2013.01.16 61/588,087 2012.01.18 US G01W 1/00(2006.01) (71)申请人 地球网络股份有限公司 地址 美国马里兰州 (72)发明人 C刘 RS马歇尔 E诺瓦科夫斯基亚 CD斯卢普 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 张欣 (54) 发明名称 使用闪电数据生成替代反射率数据 (57) 摘要 此处描述了用于生产与闪电活动相关联的替。
2、 代反射率数据的方法、 系统和计算机程序产品。 计 算设备接收与一个或多个地理地区的闪电活动相 关联的数据。计算设备基于所接收的数据来确定 一个或多个闪电活动的网格的经组合的云内和云 对地闪光率 (dBR) 的对数标度。计算设备基于网 格的 dBR 生成替代反射率数据。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.09.17 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/021701 2013.01.16 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/109601 EN 2013.07.25 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 9 页 附图 。
3、6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104169744 A CN 104169744 A 1/3 页 2 1. 一种用于生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的计算机化方法， 所述方法包 括 ： 由计算设备接收与一个或多个地理地区的闪电活动相关联的数据 ； 由所述计算设备基于所述接收的数据确定一个或多个闪电活动的网格的经组合的云 内和云对地闪光率 (dBR) 的对数标度 ； 以及 由所述计算设备基于所述网格的 dBR 生成替代反射率数据。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述替代反射。
4、率数据是基于用雷达生成的 反射率数据 (dBZ) 对所述 dBR 的校准的。 3. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 与所述接收的数据相关联的地理地区相对 应于由所述雷达网络监控的一个或多个地理地区。 4. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 与所述接收的数据相关联的所述地理地区 的气候与由所述雷达网络监控的一个或多个地理地区的气候相匹配。 5. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 使用所述替代反射率数据来生成雷达型图 像。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其特征在于， 所述雷达型图像是由表示降水强度的网格 组成的。 7. 如权利要求 6 所述的方法， 其特征在于。
5、， 所述雷达型图像使用不同的颜色和轮廓来 表示与所述网格相关联的降水强度的级别。 8. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 还包括， 由所述计算设备将所述替代反射率 数据与预报模型组合以生成降水强度的替代雷达地图。 9. 如权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 所述替代雷达地图包括与潜在或实际发洪 水的地区相关的一个或多个视觉指示符。 10. 如权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 所述替代雷达地图包括与暴风雨运动相关 的一个或多个视觉指示符。 11. 如权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 所述替代雷达地图包括与危险的闪电活动 的单元相关的一个或多个视觉指示符。 12. 。
6、如权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 在所述降水强度相似的地区将所述替代反 射率数据与所述预报模型合并。 13. 如权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 在所述预报模型显示密集降水且所述替代 反射率数据没有显示密集降水的地区中抑制所述替代反射率数据。 14. 如权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 在所述替代反射率数据显示密集降水且所 述预报模型没有显示密集降水的地区中用所述替代反射率数据取代所述预报模型。 15. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 还包括 ： 由所述计算设备基于所述替代反射率数据确定一个或多个有危险的地理地区 ； 以及 由所述计算设备向一个或多个监控所。
7、述有危险的地理地区的远程设备发送警告。 16. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 还包括， 由所述计算设备将所述替代反射 率数据发送给远程计算设备。 17. 一种用于生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的计算机化系统， 所述系统包 括 ： 权 利 要 求 书 CN 104169744 A 2 2/3 页 3 一种具有处理器的计算设备， 处理器被配置为 ： 接收与一个或多个地理地区的闪电活动相关联的数据 ； 基于所述接收的数据确定一个或多个闪电活动的网格的经组合的云内和云对地闪光 率 (dBR) 的对数标度 ； 以及 基于所述网格的 dBR 生成替代反射率数据。 18. 如权利要求 1。
8、7 所述的系统， 其特征在于， 所述替代反射率数据是基于用雷达生成 的反射率数据 (dBZ) 对所述 dBR 的校准的。 19. 如权利要求 18 所述的系统， 其特征在于， 与所述接收的数据相关联的所述地理地 区相对应于由所述雷达网络监控的一个或多个地理地区。 20. 如权利要求 18 所述的系统， 其特征在于， 与所述接收的数据相关联的所述地理地 区的气候与由所述雷达网络监控的一个或多个地理地区的气候相匹配。 21. 如权利要求 17 所述的系统， 其特征在于， 还包括配置为使用所述替代反射率数据 生成雷达型图像的图形处理单元。 22. 如权利要求 21 所述的系统， 其特征在于， 所述雷。
9、达型图像是由表示降水强度的网 格组成的。 23. 如权利要求 22 所述的系统， 其特征在于， 所述雷达型图像使用不同的颜色和轮廓 来表示与所述网格相关联的降水强度的级别。 24. 如权利要求 17 所述的系统， 其特征在于， 所述处理器还被配置为将所述替代反射 率数据与预报模型组合以生成降水强度的替代雷达地图。 25. 如权利要求 24 所述的系统， 其特征在于， 所述替代雷达地图包括与潜在或实际发 洪水的地区相关的一个或多个视觉指示符。 26. 如权利要求 24 所述的系统， 其特征在于， 所述替代雷达地图包括与暴风雨运动相 关的一个或多个视觉指示符。 27. 如权利要求 24 所述的系统。
10、， 其特征在于， 所述替代雷达地图包括与危险的闪电活 动的单元相关的一个或多个视觉指示符。 28. 如权利要求 24 所述的系统， 其特征在于， 在所述降水强度相似的地区将所述替代 反射率数据与所述预报模型合并。 29. 如权利要求 24 所述的系统， 其特征在于， 在所述预报模型显示密集降水且所述替 代反射率数据没有显示密集降水的地区中抑制所述替代反射率数据。 30. 如权利要求 24 所述的系统， 其特征在于， 在所述替代反射率数据显示密集降水且 所述预报模型没有显示密集降水的地区中用所述替代反射率数据代替所述预报模型。 31. 如权利要求 17 所述的系统， 其特征在于， 所述处理器还被。
11、配置为 ： 基于所述替代反射率数据确定一个或多个有危险的地理地区 ； 以及 向一个或多个监控所述有危险的地理地区的远程设备发送警告。 32. 如权利要求 17 所述的系统， 其特征在于， 所述处理器还被配置为将所述替代反射 率数据发送给远程计算设备。 33. 如权利要求 17 所述的系统， 其特征在于， 所述处理器还被配置为基于所述替代反 射率数据计算随时间累积的降水。 34. 如权利要求 33 所述的系统， 其特征在于， 所述处理器还被配置为计算每日估计降 权 利 要 求 书 CN 104169744 A 3 3/3 页 4 水。 35. 如权利要求 33 所述的系统， 其特征在于， 所述处。
12、理器还被配置为计算每月估计降 水。 36. 如权利要求 33 所述的系统， 其特征在于， 所述处理器还被配置为计算每年估计降 水。 37. 一种计算机程序产品， 其有形地体现在非瞬态计算机可读存储介质中， 用于生成与 闪电活动相关联的替代反射率数据， 所述计算机程序产品包括指令， 所述指令可操作来导 致数据处理装置 ： 接收与一个或多个地理地区的闪电活动相关联的数据 ； 基于所述接收的数据确定一个或多个闪电活动的网格的组合的云内和云对地闪光率 (dBR) 的对数标度 ； 以及 基于所述网格的 dBR 生成替代反射率数据。 权 利 要 求 书 CN 104169744 A 4 1/9 页 5 使。
13、用闪电数据生成替代反射率数据 技术领域 0001 本申请的主题一般地涉及使用由闪电检测网络捕捉的闪电活动数据来生成替代 反射率数据。 背景技术 0002 传统上， 气象学家依赖于从基于雷达的网络 ( 例如全国气候服务 ) 所获取的数据 来分析大的地理地区的天气系统的严峻性。基于雷达的网络用于生成描绘天气现象 ( 诸如 降水 ) 的位置、 运动和强度的图像。然而， 部署这种基于雷达的网络是昂贵的。例如， 许多 未发展或发展中国家没有支持基于雷达的网络的安装的基础设施或资源。而且， 由于高度 限制和地理障碍(如山或大水体)， 基于雷达的网络易受网络覆盖中的盲点或漏洞(即雷达 不能达到的地区 ) 的。
14、影响。 0003 近来安装了闪电检测网络 ( 例如地球网络总闪电网络 (TLN) 来监控闪电活动的 力度和频率。闪电检测网络追踪云对地和云间闪电。因为闪电通常与严峻天气 ( 例如龙卷 风、 冰雹 ) 相关联， 所以由闪电检测网络生成的数据用来标识潜在危险的天气系统的位置 和向受影响地区的人们发出警报。 闪电检测网络的安装通常比类似的基于雷达的网络的安 装便宜得多。 而且， 闪电检测网络能够比基于雷达的网络看进大气层更高处， 并通常可被安 装来无漏洞或盲点地覆盖基于雷达的网络不能覆盖的地理地区。 发明内容 0004 此处描述的技术提供使用来自闪电检测网络的闪电数据以生成描绘降水强度的 替代 (p。
15、roxy) 雷达反射率数据。由这些技术所生成的结果图像视觉上与传统的合成雷达图 像相似。因此， 这些图像可被许多人容易地理解和解释， 因为人们已经习惯于查看雷达图 像。而且， 由闪电检测网络所捕捉的闪电数据通常比单独的雷达数据有更好的与严峻天气 的相关性。最后， 此处所描述的技术利用对照传统的雷达网络而言与闪电检测网络的安装 和配置相关联的成本节省。 0005 一方面， 本发明的特征在于用来生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的计算 机化方法。计算设备接收与一个或多个地理地区的闪电活动相关联的数据。计算设备基于 所接收的数据确定一个或多个闪电活动的网格的经组合的云内和云对地闪光率 (dBR) 。
16、的 对数标度 (scale)。计算设备基于网格的 dBR 生成替代反射率数据。 0006 另一方面， 本发明的特征在于用来生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的计 算机化系统。该系统包括具有配置成接收一个或多个地理地区的与闪电活动相关联的数 据并基于所接收的数据确定一个或多个闪电活动的网格的经组合的云内和云对地闪光率 (dBR) 的对数标度的处理器的计算设备。处理器还被配置成基于网格的 dBR 生成替代反射 率数据。 0007 另一方面， 本发明的特征在于有形地体现在非瞬态计算机可读存储介质中的、 用 于生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的计算机程序产品。 计算机程序产品包括可操 说 明 书。
17、 CN 104169744 A 5 2/9 页 6 作来导致数据处理装置接收一个或多个地理地区的与闪电活动相关联的数据、 并基于所接 收的数据确定一个或多个闪电活动的网格的经组合的云内和云对地闪光率 (dBR) 的对数 标度的指令。计算机程序产品还包括可操作来导致数据处理装置基于网格的 dBR 生成替代 反射率数据的指令。 0008 在一些实施例中， 以上各方面中的任一个可包括以下各特征中的一个或多个。在 一些实施例中， 替代反射率数据是基于用雷达生成的反射率数据(dBZ)对dBR的校准的。 在 一些实施例中， 与所接收的数据相关联的地理地区相对应于由雷达网络监控的一个或多个 地理地区。在一些。
18、实施例中， 与所接收的数据相关联的地理地区的气候与由雷达网络监控 的一个或多个地理地区的气候相匹配。 0009 在一些实施例中， 使用替代反射率数据来生成雷达型图像。 在一些实施例中， 雷达 型图像是由表示降水强度的网格组成的。在一些实施例中， 雷达型图像使用不同的颜色和 轮廓来表示与网格相关联的降水强度的级别。 0010 在一些实施例中， 计算设备将替代反射率数据与预报模型相组合以生成降水强度 的替代雷达地图。在一些实施例中， 替代雷达地图包括与潜在或实际发洪水的地区相关的 一个或多个视觉指示符。在一些实施例中， 替代雷达地图包括与暴风雨运动相关的一个或 多个视觉指示符。在一些实施例中， 替。
19、代雷达地图包括与危险的闪电活动的单元相关的一 个或多个视觉指示符。 0011 在一些实施例中， 其中在降水强度相似的地区将替代反射率数据与预报模型合 并。在一些实施例中， 在预报模型显示密集降水且替代反射率数据没有显示密集降水的地 区中抑制 (dampen) 替代反射率数据。在一些实施例中， 在替代反射率数据显示密集降水且 预报模型没有显示密集降水的地区中用替代反射率数据取代 (supersede) 预报模型。 0012 在一些实施例中， 计算设备基于替代反射率数据确定一个或多个有危险的地理地 区， 并向监控有危险的地理地区的一个或多个远程设备发出警告。 在一些实施例中， 计算设 备将替代反射。
20、率数据发送到远程计算设备。 0013 在一些实施例中， 计算设备基于替代反射率数据计算随时间累积的降水。在一些 实施例中， 计算设备基于替代反射率数据计算每日估计降水。 在一些实施例中， 计算设备基 于替代反射率数据计算每月估计降水。在一些实施例中， 计算设备基于替代反射率数据计 算每年估计降水。 0014 结合仅作为示例说明本发明的原则的附图来参看以下具体实施方式， 本发明的其 它方面和优点会变得显而易见。 附图说明 0015 通过结合附图来参看以下描述可更好地理解上述的本发明的优点和更多优点。 附 图未必是按比例的， 而是通常将重点放在说明本发明的原则上。 0016 图 1 是用于检测闪电。
21、活动和收集闪电活动数据的系统的框图。 0017 图 2 是用于生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的系统的框图。 0018 图 3 是用于生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的方法的流程图。 0019 图 4 是由图 2 的系统所生成的描绘闪电打击数据的位置的地理地图图像。 0020 图 5 是由图 2 的系统所生成的描绘替代反射率数据的地理地图图像。 说 明 书 CN 104169744 A 6 3/9 页 7 0021 图6是由图2的系统所生成的描绘用危险的雷暴活动的视觉指示符增强的替代反 射率数据的地理地图图像。 具体实施方式 0022 图 1 是用于检测闪电活动和收集闪电活动数据的系统。
22、 100 的框图。系统 100 包括 多个闪电检测传感器 102a-c、 通信网络 104 和服务器计算设备 106。应理解， 尽管图 1 中描 绘了三个闪电检测传感器102a-102c， 但系统100中可使用任何数量的闪电检测传感器。 而 且， 系统 100 不限于单个通信网络 104 或服务器计算设备 106 ； 可以使用其它配置和网络结 构而不偏离本发明的范围。 0023 多个闪电检测传感器 102a-102c 部署在不同的地理地区中， 且使用传感器 102a-102c 来监控特定地区以发现大气层中的 ( 既有云对地 (CG) 也有云内 (IC) 的 ) 总闪 电活动的存在。例如， 由传。
23、感器 102a-102c 所收集的数据包括由闪电释放所发射的不同频 率的模拟射频 (RF) 能量 ( 例如脉冲或闪光 )。关于检测闪电活动和收集并分析闪电活动 数据的更多的细节在题为 “用于检测闪电活动的方法和装置” 的美国专利第 8,275,548 号 和 2011 年 7 月 6 日提交的题为 “预测严峻天气的潜在可能性” 的美国专利申请序列号第 13/177,226 中找到， 这两个申请都整体合并于此。 0024 在一些实施例中， 由传感器 102a-102c 中的每一个所监控的相应覆盖地区相重 叠。在一些实施例中， 为了校准和错误更正的目的， 传感器 102a-102c 与服务器计算设。
24、备 106 通信。 0025 一旦传感器 102a-102c 已收集了闪电数据， 传感器 102a-102c 就经由网络 104 将 闪电数据发送到服务器计算设备 106。例如， 网络 104 可以是基于分组的网络 ( 例如因特 网 )。传感器 102a-102c 与网络 104 之间和 / 或网络 104 与服务器计算设备 106 之间的通 信链接可以是无线连接 ( 例如蜂窝或卫星 )。应理解， 可以使用不同的配置、 协议和架构将 数据从传感器 102a-102c 发送到服务器计算设备 106 而不偏离本发明的范围。在一些实施 例中， 系统 100 包括在传感器 102a-102c 的一些或。
25、全部与服务器计算设备 106 之间的中间 计算设备， 以在数据由服务器计算设备 106 接收之前聚合和 / 或格式化闪电数据。 0026 服务器计算设备 106 从各个传感器接收闪电数据并准备闪电数据以供在生成替 代反射率数据时使用。图 2 是系统 100 的服务器计算设备 106 的详细框图。服务器计算设 备 106 包括数据收集模块 202、 数据分析模块 204、 图形处理模块 206 和数据存储 208。在一 些实施例中， 数据收集模块 202 从闪电活动信息的其它源接收数据， 其它源包括但不限于 政府机构和第三方私人公司。数据收集模块 202 经由标准的通信网络和方法与闪电活动信 息。
26、的其它源通信。 0027 图 3 是用于使用图 2 的系统生成与闪电活动相关联的替代反射率数据的方法 300 的流程图。如以上阐述的， 数据收集模块 202 从传感器 102a-102c 接收 (302) 一个或多个 地理地区的与闪电活动相关联的数据。数据收集模块 202 将从传感器 102a-102c( 以及可 选地从多个外部数据源)接收的闪电活动数据合并为有助于由数据分析模块204处理的格 式。例如， 数据收集模块 202 所连接的每个数据源可使用不同的句法和 / 或数据结构传输 数据。数据收集模块 202 根据数据的源的理解解析传入数据并重新格式化数据从而使得它 符合数据分析模块 204。
27、 可接受的句法或结构。在一些实施例中， 传感器 102a-102c 以标准 说 明 书 CN 104169744 A 7 4/9 页 8 格式 ( 例如 XML) 传输闪电活动数据以减少数据收集模块 202 所需要的处理。数据收集模 块 202 与数据存储模块 208 通信以保存和检索从传感器 102a-102c 接收的闪电数据， 从而 准备用于将数据发送给数据分析模块204。 一旦接收了数据， 数据收集模块202就将数据发 送给数据分析模块 204。在一些实施例中， 数据收集模块 202 向数据分析模块 204 发送通 知， 告知数据已经存储在数据存储模块 208 中并准备好由数据分析模块 。
28、204 处理。通知包 括数据在数据存储模块 208 中的存储位置的引用指示符 ( 例如数据库地址 )。 0028 在一些实施例中， 数据收集模块 202 实时地或基本实时地 ( 例如每分钟更新 ) 从 闪电检测传感器 102a-102c 的网络接收数据。基于这样及时和连续的接收闪电数据， 服务 器计算设备 106 可以比由传统的基于雷达的网络生成反射率数据更快和更频繁地生成替 代反射率数据。而且， 服务器计算设备 106 可以使替代反射率数据对下游设备和服务可用 ( 例如， 通过将替代数据作为数据馈源或订阅的一部分发送给设备 )。 0029 为了生成替代反射率数据， 服务器计算设备 106 的。
29、数据分析模块 204 基于从数据 收集模块接收的闪电数据而确定 (304) 闪电活动的网格的经组合的云内和云对地闪光率 (dBR) 的对数标度。通过在由闪电传感器 102a-102c 监控的地理地区的地图上放置以规律 的间隔 ( 例如 1 1 ) 排列的水平和垂直线的图案而导出闪电活动的网格。可以确定 网格的每个扇区中的闪电活动， 并且可以计算每个扇区的相对应 dBR。另外， 也可以确定网 格的总闪电活动以产生整个网格的 dBR。 0030 数据分析模块 204 可以使用网格的 dBR 以生成 (306) 替代雷达反射率数据。应用 了将网格的 dBR 相关到替代反射率值的转换函数。通过用位于地。
30、面的雷达系统的 dBZ 值校 准 dBR 来确定转换函数的系数。替代反射率数据表示特定网格或网格的特定扇区中的降水 强度的度量。类似于由传统的雷达系统 ( 例如 Doppler) 生成的雷达反射率数据， 由数据分 析模块 206 生成的替代反射率数据可以用来产生将替代反射率数据视觉地呈现为地理地 图上的多边形的雷达型图像。其结果是， 此处所描述的系统 100 产生先进的信息给那些可 能被来临的风暴影响的 ( 地区 )， 而无需现有的监控受影响的地理地区的雷达安装。 0031 因为替代反射率数据是降水强度的度量， 数据分析模块 204 可以使用替代反射率 数据来计算特定地理地区的随时间累积的降水。
31、。数据分析模块 204 还可以被配置为在定期 的间隔 ( 例如， 每天、 每周、 每月或每年 ) 计算估计的降水。通过提供对降水的估计， 数据分 析模块 204 允许受影响的地区通过改进保护、 基础设施、 灾难计划等对于降水有充足地准 备。 0032 在一些实施例中， 数据分析模块 204 从数据收集模块 202 接收闪电闪光数据并根 据闪电闪光的地理位置定位每个闪电闪光。然后数据分析模块 204 分析闪电闪光的相对位 置以确定具体闪电单元的潜在边界或轮廓。 0033 在一些实施例中， 数据分析模块 204 执行一系列的过程以确定网格中的闪电单元 的位置和轮廓。数据分析模块 204 使用在具体。
32、时间段 ( 例如一分钟 ) 期间收集的闪电闪光 数据并将闪电闪光放置在地图上。然后数据分析模块 204 将粗略的网格叠加到地图上以迅 速地定位感兴趣的地区供进一步分析。数据分析模块 204 标识出包含高比例或密度的闪电 闪光的网格的扇区并将精细的网格叠加到所标识的扇区上。数据分析模块 204 在精细网格 的扇区上采用密度函数以定位与闪电单元相关联的闭合的轮廓。数据分析模块 204 根据每 个闭合的轮廓生成凸多边形。数据分析模块 204 在具体时间段 ( 例如一分钟 ) 期满时重复 说 明 书 CN 104169744 A 8 5/9 页 9 此网格化 (gridding) 过程， 以便追踪闪电。
33、单元的运动、 方向和闪电闪光率， 以及追踪网格 和网格的各个地区的 dBR。 0034 数据分析模块 204 可以使用各种提高替代反射率数据的技术来校准 dBR。在一些 实施例中， 数据分析模块 204 将 dBR 相关到传统的雷达反射率数据 (dBZ) 和 / 或从相同或 相似地理地区或气候收集的其它数据源， 以确定 dBR 和 dBZ 之间的关系。dBR 和 dBZ 之间的 关系可以表示为 dBZ a*dBR+b， 其中 a 和 b 是基于气候区域和季节而校准的系数。数据分 析模块 204 可以利用特定气候的 dBR 和 dBZ 之间的已知关系来对有相同气候的不同地理地 区生成替代反射率数。
34、据， 而无需该地理地区的 dBZ 数据。 0035 在一些实施例中， 数据分析模块204用附加的信息增强闪电数据分析和dBR与dBZ 之间的相关性， 使得产生的替代雷达反射率数据更准确。 例如， 附加的信息可以相关于由闪 电检测网络和基于雷达的网络所监控的地理地区的气候(例如， 山地型、 热带、 亚热带)。 因 为特定地区的气候影响所期望的闪电活动和频率， 所以数据分析模块 204 在使用闪电和雷 达数据确定严峻天气的存在和可能性时将气候相关的属性考虑进去。 0036 因为可以对有某种气候的特定区域确定 dBR 和 dBZ 之间的相关性， 所以可以由图 形处理模块 206 对访问不到本地雷达反。
35、射率数据的具有类似气候的地理地区生成雷达型 图像。 例如， 数据分析模块204可以确定Florida北部的雷暴(一种潮湿的亚热带气候)的 dBR。 数据分析模块204可以将雷暴的dBR与由监控Florida北部的雷达系统所收集的暴风 雨的 dBZ 数据相关。一旦数据分析模块 204 确定了暴风雨的 dBR 和 dBZ 之间的关系， 模块 204 就可以将该关系应用到具有潮湿的亚热带气候但可能没有安装传统的雷达系统的世界 其它地区 ( 例如非洲内陆的某些地区 )。因为在非洲内陆这样的地区安装闪电检测网络比 传统的雷达系统要经济得多， 所以数据分析模块 204 可以通过使用检测网络收集闪电活动 数。
36、据、 确定闪电数据的 dBR 并应用具有相同气候的地理地区的已确定的 dBR 和 dBZ 之间的 已知关系来生成这些地区的替代反射率数据。 0037 替代反射率数据也可以与相关于降水和其它天气现象的预测的预报模型数据相 比较。替代反射率数据与预报模型反射率数据的比较允许数据分析模块 204 使每组数据更 准确。在一些实施例中， 在降水强度类似的地区， 数据分析模块 204 将替代反射率数据与预 报模型反射率数据合并。在一些实施例中， 在预报模型显示密集的降水而替代反射率数据 不显示密集的降水的地区， 尤其是当预报模型不预测该地区的降水是来自对流暴风雨活动 时， 数据分析模块204抑制(damp。
37、en)替代反射率数据意味着替代反射率数据承担更小 的权重。 在一些实施例中， 数据分析模块204确定 ： 在替代反射率数据显示密集的降水且预 报模型不显示密集的降水的地区， 用替代反射率数据取代 (supersede) 预报模型数据。用 来将替代反射率数据和预报模型反射率数据合并的方法是基于反射率值之间的加权内插 的。可以理解， 可以使用其它方法和技术而不背离本发明的范围。 0038 在数据分析模块 204 分析了闪电数据、 将闪电数据与雷达数据相关并确定了与严 峻天气活动相关联的闪电单元的位置之后， 数据分析模块 204 指令图形处理模块 206 去使 用经分析的闪电数据生成图像。图 4-6。
38、 是由图 2 的系统所生成的地理地图图像。图 4 是描 绘闪电打击数据的位置的地理地图。图 5 是描绘替代反射率数据的地理地图。图 6 是描绘 用危险的雷暴活动的视觉指示符增强的替代反射率数据的地理地图。 0039 如图 4 中所示， 系统 100 基于所接收的闪电活动数据确定云对地和云间闪电脉冲 说 明 书 CN 104169744 A 9 6/9 页 10 或打击的位置， 并将位置标示在与传感器 102a-102c 所覆盖的地区相对应的地理地图图像 上。图 4 中的点 402 表示所标示的每个闪电打击的位置。 0040 一旦标示了闪电打击， 数据分析模块 204 就确定闪电活动数据的 dB。
39、R 并基于 dBR 生成替代反射率数据。然后图形处理模块 206 基于替代反射率数据通过使用与 Doppler 雷 达可视化所使用的相同的调色板来生成雷达型图像。如图 5 中所示， 由图形处理模块 206 所生成的雷达型图像 502 视觉上看上去类似由传统的基于雷达的系统所产生的雷达图像， 用不同的颜色和轮廓来表示特定天气系统的严峻性。例如， 正经历最危险天气 ( 例如降水 或闪电打击 ) 的位置可以用特定的颜色 ( 例如红色 ) 来表示， 而有较低的严峻程度的地区 可以用成梯度的不同颜色 ( 例如橙色、 黄色和绿色 ) 来表示。在一些实施例中， 图形处理模 块 206 是单独的图形处理单元 。
40、(GPU)( 例如图形卡 ) 或配置成基于闪电活动数据产生图形 绘制和设计的软件模块。 0041 在一些实施例中， 图形处理模块206生成严峻天气(诸如对流暴风雨)的替代(或 模拟 ) 雷达地图图像。由于云中和云对地闪光率 (dBR) 与雷达反射率 (dBZ) 之间的强相关 性， 图形处理模块206为特定地理地区或区域创建雷达型图像(见图5)， 该雷达型图像与由 传统的基于雷达的系统为同一地区或区域所生成的雷达图像密切地相对应。 0042 在一些实施例中， 图形处理模块 206 生成结合替代雷达图像的视觉指示符， 其中 视觉指示符相关于潜在的洪水和暴风雨运动。图形处理模块 206 从数据存储 。
41、208 检索闪电 / 雷达相关性数据， 并生成带有表示潜在的洪水和暴风雨运动的地区的视觉指示符的雷达 型图像。在一些实施例中， 用来生成指示符的相关性数据是范围在每分钟 0-200 次闪光的 总闪电闪光率和范围在 0-75 分贝的雷达反射率之间的相关性。 0043 在一些实施例中， 图形处理模块 206 生成结合替代雷达图像的视觉指示符， 其中 视觉指示符突出显示危险的总闪电闪光单元的可能性， 该危险的总闪电闪光单元增加破坏 性的风、 大型冰雹和 / 或对流暴风雨中的龙卷风的可能性。如图 6 中所示， 雷达型图像是用 表示潜在的运动路径和危险的雷暴单元的严峻性的多边形来增强的。如前所述， 图形。
42、处理 模块 206 从数据存储 208 和 / 或数据分析模块 204 检索闪电单元追踪数据以生成有暴风雨 单元的图像， 其中特定单元内的总闪电闪光率是与雷达反射率数据相关的。 0044 在一些实施例中， 服务器计算设备106包括警告生成模块(未示出)。 警告生成模 块使用闪电数据的经分析的特性来自动地确定可被与闪电数据相关联的严峻天气所影响 的地理地区例如， 随着闪电单元移动和改变大小和 / 或强度而自动地确定。 0045 为了发出到达可被严峻天气直接影响或可对受影响的地区有兴趣的人和 / 或实 体的警告， 警告生成模块基于闪电单元的位置、 运动速度和运动方向来确定一个或多个有 危险的地理地。
43、区。在一些实施例中， 警告生成模块确定与当前位置和在即将到来的时间段 期间单元的预计轨迹相对应的警告地区。例如， 警告生成模块通过在数据分析模块确定单 元的总闪电率超出了阈值闪电率的时候评估所示的单元的移动速度和移动方向， 从而生成 生成覆盖闪电单元可以在特定时间段(例如四十五分钟)期间途经的距离和方向的范围的 多边形 ( 如图 6 中的引用字符 602 所示 )。 0046 在从数据分析模块 204 接收了通知并确定了一个或多个有危险的地区之后， 警 告生成模块自动地标识一组正在监控有危险的地区的一个或多个远程设备并自动地将警 告发送给远程设备。远程设备可以包括基于计算机的设备， 诸如移动电。
44、话和全球定位系统 说 明 书 CN 104169744 A 10 7/9 页 11 (GPS) 硬件。远程设备也可以包括其它类型的警告系统， 诸如配置成连接到通信网络的灯 光、 汽笛和喇叭。在一些实施例中， 数据存储设备 208 包括相关于标识远程设备的信息 ( 例 如， IP 地址、 电话号码、 电子邮件地址 )， 并且警告生成模块使用标识信息来为每个远程设 备准备警告。数据存储设备 208 还包括将远程设备的标识映射到远程设备正在监控的特定 一个或数个地理地区或的信息(例如， 邮编代码、 国家名字、 街道地址)。 警告生成模块使用 任何标准的通信协议或技术， 诸如基于分组的递送 ( 例如，。
45、 文本消息、 XML、 电子邮件 )、 基于 电路的递送 ( 例如， 寻呼、 语音消息 ) 等。例如， 用户可以在他的移动电话上订阅接收对特 定邮编的警告。系统 100 将用户的电话号码存储在数据存储模块 208 中。当警告生成模块 标识出了有严峻天气的风险的地理位置并且所标识的位置的全部或部分落入由用户提交 的邮编之内时， 警告生成模块发出寻址至用户的移动电话的电话号码的警告 ( 例如， 文本 消息、 语音消息 )。在此实施例中， 用户的移动电话不需要位于由警告生成模块标识为 “有 危险” 的同一地理区域中。 0047 在服务器计算设备 106 使用闪电数据生成了雷达型图像之后， 服务器 1。
46、06 可以将 图像和有关信息发送给任何数量的装备成或能够接收它们的远程设备。例如， 服务器 106 可以使用标准通信技术 ( 例如， 蜂窝、 无线 ) 将替代雷达地图发送给移动设备。如上所述， 服务器 106 可以生成严峻天气警告并发送到含有替代雷达地图的远程设备， 其允许了对将 来临的严峻天气的增强的感知。 0048 上述技术可以用数字和 / 或模拟电子电路， 或者用计算机硬件、 固件、 软件或它们 的组合来实现。实现可以是作为计算机程序产品， 即有形地体现在机器可读存储设备中的 计算机程序， 其用于由数据处理装置执行或用于控制数据处理装置， 数据处理装置例如可 编程处理器、 计算机和 / 。
47、或多个计算机。计算机程序可以用任何形式的计算机或编程语言 来写， 语言包括源代码、 已编译代码、 已解释代码和 / 或机器代码， 并且计算机程序可以以 任何形式部署， 包括作为独立程序或作为子例程、 元素或适合在计算环境中使用的其它单 元。计算机程序可以部署为在一个计算机上或在一个或多个地点处的多个计算机上执行。 0049 方法步骤可以由一个或多个处理器执行， 所述处理器执行计算机程序以通过操作 输入数据和 / 或生成输出数据来执行本发明的功能。方法步骤也可以由专用逻辑电路来执 行， 并且装置可以实现为专用逻辑电路， 专用逻辑电路例如为现场可编程门阵列 (FPGA)、 现 场可编程模拟阵列 (。
48、FPAA)、 复杂可编程逻辑器件 (CPLD)、 可编程片上系统 (PSoC)、 应用程 序专用指令集处理器 (ASIP) 或应用程序专用集成电路 (ASIC) 等等。子例程可以指的是所 存储的计算机程序和 / 或处理器， 和 / 或实现一个或多个功能的专用电路的其中部分。 0050 作为示例， 适于计算机程序的执行的处理器包括通用和专用微处理器二者， 以及 任何种类的数字或模拟计算机的任意一个或多个处理器。一般而言， 处理器接收来自只读 存储器或随机存取存储器或二者的指令和数据。 计算机的基本元素是用于执行指令的处理 器和用于存储指令和/或数据的一个或多个存储器设备(memory devic。
49、e)。 存储器设备， 诸 如高速缓存， 可以用来暂时地存储数据。存储器设备也可以用于长期的数据存储。一般而 言， 计算机还包括一个或多个大容量存储设备， 例如， 磁性盘、 磁光盘、 或光盘， 或被操作地 耦合以接收来自该一个或多个大容量存储设备的数据或将数据传送到该一个或多个大容 量存储设备以供存储数据， 或二者。计算机也可以被操作地耦合到通信网络以便接收来自 网络的指令和 / 或数据和 / 或将指令和 / 或数据发送给网络。适于体现计算机程序指令和 说 明 书 CN 104169744 A 11 8/9 页 12 数据的计算机可读存储介质包括所有形式的易失和非易失存储器， 包括， 作为示例， 半导体 存储设备， 例如 DRAM、 SRAM、 EPROM、 EEPROM 和闪存设备 ； 磁盘， 例如内置硬盘或可移动盘 ； 磁 光盘 ； 以及光盘， 例如 CD、 DVD、 HD-DVD 和蓝光盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补 充和 / 或被合并到专用逻辑电路中。 0051 为了提供与用户的交互， 上述技术可以在与用于向用户显示信息的显示设备 ( 。