一种融合多源数据的长序列雷达图像预测方法及系统
申请人信息
- 申请人:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院); 深圳市气象局(深圳市气象台)
- 申请人地址:518055 广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区
- 发明人: 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院); 深圳市气象局(深圳市气象台)
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种融合多源数据的长序列雷达图像预测方法及系统 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311677654.3 |
| 申请日 | 2023/12/8 |
| 公告号 | CN117368881B |
| 公开日 | 2024/3/26 |
| IPC主分类号 | G01S7/41 |
| 权利人 | 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院); 深圳市气象局(深圳市气象台) |
| 发明人 | 叶允明; 魏衍乐; 李旭涛; 陈训来; 王蕊; 王书欣 |
| 地址 | 广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区; 广东省深圳市福田区香蜜湖街道竹子林园博园东门气象路1号 |
摘要文本
哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院); 深圳市气象局(深圳市气象台)取得“一种透气窗帘布”专利技术,本发明提出了一种融合多源数据的长序列雷达图像预测方法及系统,属于气象预测技术领域,首先对于雷达回波预报训练模型进行改动,使其等多关注长时的运动趋势;并利用三种编码器对雷达图像数据进行编码;然后在雷达图像数据的基础上,引入卫星云图数据使用卷积门控记忆单元ConvGRU进行编码,通过门控结构将卫星云图数据和雷达数据融合;再引入地形高程数据,利用残差卷积神经网络Resnet提取地形数据的特征信息,并与雷达图像数据进行通道维度上融合;经过特征融合模块对特征进行整合,最后送入时间窗口解码器中得到未来的雷达回波图像;本发明对于长时效的降水预报而言,具有很好的准确性。
专利主权项内容
1.一种融合多源数据的长序列雷达图像预测方法,其特征在于:所述方法具体包括以下步骤:步骤1,对于雷达回波预报训练模型进行改动,使其多关注长时的运动趋势;并利用三种编码器对雷达图像数据进行编码;在步骤1中,所述雷达回波预报训练模型的输入为一系列雷达回波数据帧,分别输入到空间编码器、动态匹配编码器和动态环境编码器中,步骤1.1,处理雷达的历史数据,选择前5帧的数据依次输入到空间编码器;由卷积长短时记忆模块ConvLSTM接收提取的空间特征,并按时间步得到输出状态H和细胞状态C;tt步骤1.2,同时计算雷达回波图像的差分序列,将它输入到动态匹配编码器中,经由Memory记忆对准模组,获得涵盖全局动作的上下文的记忆向量F;m步骤1.3,因为细胞状态C涵盖了输入序列从起始的历史信息,因此通过动态环境编码器,利用通道注意力机制和ConvLSTM中获取的细胞状态C,来细化全局动作上下文记忆向量F,以在当前步骤嵌入所需的运动上下文,将得到细化后的与输出状态H连接起来,构建为嵌入长期上下文的特征向量,并由解码器接受输出;输出帧会作为新的输入,进一步得到更长的输出;ttmtQ=C;K=F;V=FtmmQ为查询向量,K为键向量,d为K的维度,V为值向量;k步骤2:在雷达图像数据的基础上,引入卫星云图数据使用卷积门控记忆单元ConvGRU进行编码,通过门控结构将卫星云图数据和雷达数据融合;步骤3:进一步引入地形数据,并使用ResNet提取地形数据的特征信息,随后将地形数据的特征信息与雷达图像数据在通道维度上进行融合;步骤4:将提取的特征通过特征融合模块整合;该过程将雷达图像和地形数据的相关信息相互融合;最终,融合后的特征被传递到时间窗口解码器,从而生成未来的雷达回波图像。