定位精度是評(píng)價(jià)雷電定位網(wǎng)絡(luò)的重要指標(biāo)之一,定位算法直接影響雷電探測(cè)結(jié)果的精度。雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探測(cè)數(shù)據(jù)誤差不可避免,傳統(tǒng)定位算法不具備抗誤差干擾能力,迭代計(jì)算易發(fā)散,定位結(jié)果精度不高。為了滿足實(shí)際應(yīng)用需求,提出一種新的雷電定位算法DG-LLA （DBSCAN and grid-search lighting location algorithm）,在定位計(jì)算中引入DBSCAN（density-based spatial clustering of applications with noise）方法與網(wǎng)格搜索方法。通過(guò)仿真與國(guó)家雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)實(shí)際定位結(jié)果對(duì)比分析定位算法性能。結(jié)果表明:到達(dá)時(shí)間差（time difference of arrival,TDOA）法和Tayloir級(jí)數(shù)展開(kāi)法定位誤差較大,仿真區(qū)域的均方根誤差分別為982 m和668 m;定位中引入DBSCAN方法后,均方根誤差明顯減小為406 m,引入DBSCAN方法和網(wǎng)格搜索方法后,均方根誤差減小為349 m;在相同回?fù)魯?shù)據(jù)條件下,算法DG-LLA與國(guó)家雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)相比定位數(shù)量更多,回?fù)魯?shù)據(jù)的利用率從43. 4%提升到51. 5%... 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用氣象學(xué)報(bào). 2019,30(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１?ＤＧ￣ＬＬＡ算法流程??Ｆｉｇ．?１?Ｆｌｏｗ?ｏｆ?ＤＣｊ－ＬＬＡ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??

下一級(jí)搜索區(qū)域；⑤重復(fù)??上述過(guò)程，當(dāng)達(dá)到收斂條件后停止搜索得到最優(yōu)雷??電位置。??３仿真分析??３．?１實(shí)例仿真??３．?１．?１雷擊實(shí)例??文獻(xiàn)［８］和文獻(xiàn)［９］給出了某地雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)中的??某雷擊實(shí)例，包括各探測(cè)站的地理坐標(biāo)及其探測(cè)到??的到達(dá)時(shí)間．利用本文算法對(duì)該實(shí)例進(jìn)行定位。任??取６條回?fù)魯?shù)據(jù)中的３條或４條數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，對(duì)??得到的３５個(gè)定位結(jié)果進(jìn)行聚類分析，聚合性較好的??簇中心對(duì)應(yīng)的緯度和經(jīng)度分別為３９．?３３９°?Ｎ和??１１４．?３８０°Ｅ，聚類效果如圖２所示，再通過(guò)網(wǎng)格搜索??法得到最終定位結(jié)果緯度和經(jīng)度分別為３?９．?３?３?９?°?Ｎ??和１１４．?３８２°Ｅ，實(shí)際雷擊點(diǎn)坐標(biāo)的緯度和經(jīng)度分別??為?３９．?３４０°Ｎ?和?１１４．?３８５°Ｅ，兩者相距８４．?０９?ｍ，驗(yàn)證??了本文算法實(shí)現(xiàn)雷電定位的可行性。??從傳統(tǒng)方法以及文獻(xiàn)［８］提出的ＰＳ（）方法與文??獻(xiàn)［９］提出的ＭＦＯＡ方法的定位結(jié)果看，ＴＤ（）Ａ法??的定位結(jié)果誤差最大，達(dá)到了?１３１４?ｍ；Ｔａｙｌ〇ｒ級(jí)數(shù)??展開(kāi)法作為經(jīng)典的迭代算法，誤差為８８１?ｍ；?ＰＳＯ??方法和ＭＦＯＡ方法均較大提升了定位精度，誤差均??小于５００?ｍ，分別為３９５?ｍ和３６２?ｍ，本文提出的??定位算法ＤＧ－ＬＬＡ誤差為８４?ｍ，驗(yàn)證了該算法實(shí)現(xiàn)??４０．０°Ｎ?－??３９．５??３９．０??３８．Ｃ??１０９??１１１??１１２??１１３??１１４??１１５??１１６??１１７°Ｅ??Ａ??置位擊??心點(diǎn)雷??１?２中聲際??族簇簇噪實(shí)??圖２雷擊實(shí)例聚類結(jié)果??Ｆｉｇ．?２?Ｃｌｕｓｔｅｒｉ

０．１?０．２?０．３?０．４?０．５?０．６?０．７?０．８?０．９?１．０??時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差／ＭＳ??第３期??梁麗等：基于ＤＢＳＣＡＮ與網(wǎng)格搜索的雷電定位算法??２７１??３３°Ｎ??３１??２９??３３°Ｎ??３１??２９??３３°Ｎ??３１??２９??３３。Ｎ??３１??１１１??１１３??１１５°Ｅ??１０９??１１５°Ｅ??圖３不同方法定位誤差分布對(duì)比??（ａ）?ＴＤＯＡ?法，（ｂ）Ｔａｙｌｏｒ?級(jí)數(shù)展開(kāi)法，（ｃ）?ＤＢＳＣＡＮ，（ｄ）ＤＯＬＬＡ??Ｆｉｇ．?３?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｅｒｒｏｒ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??（ａ）ＴＤＯＡ?ｍｅｔｈｏｄ，?（ｂ）Ｔａｙｌｏｒ?ｓｅｒｉｅｓ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ，?（ｃ）ＤＢＳＣＡＮ，?（ｄ）ＤＧ－ＬＬＡ??ｕｎｉ／糊ｍＫｌ聛杓訝??圖４定位均方根誤差與時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差關(guān)系曲線??Ｆｉｇ．?４?Ｒｏｏｔ?ｍｅａｎ?ｓｑｕａｒｅ?ｅｒｒｏｒ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｔｉｍｅ?ｓｔａｎｄａｒｄ?ｄｅｖｉａｔｉｏｎ??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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