[发明专利]识别和跟踪对流天气单体

说明书

本申请要求2014年3月31日提交的序列号为61/973,113的美国临时专利申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及天气跟踪系统，诸如空运探测和测距系统。

背景技术

探测和测距系统可以用于跟踪具有固定结构的感兴趣目标，诸如飞机、车辆、地标和动物，以及没有固定结构的感兴趣目标，诸如天气单体、动物的兽群或牧群以及车辆编队。例如，天气单体可能占据相对大的空间体积，并可能在形状和尺寸方面不断演进，与相邻单体合并，以及分裂成多个单体。

发明内容

本文描述的装置、系统和方法涉及从空运平台(例如，飞机)跟踪在形状和尺寸方面动态的对象，诸如天气单体。例如，本文描述的装置和系统可配置为在容纳该装置和系统的平台处于飞行中时识别和跟踪天气单体。示例性单体跟踪系统随时间处理雷达采样(例如针对信息的每个新数据帧一次)，并处理信息的个体帧以识别独立风暴单体。单体跟踪系统配置为将一帧与先前帧进行比较以构建跟踪假设。基于该比较，单体跟踪系统可创建跟踪。

在一个示例中，一种方法包括由处理器且从探测和测距系统接收针对空间体积采样的反射率数据。该方法进一步包括由处理器基于反射率数据生成特征图，其中特征图为指示感兴趣体积中的空间范围和天气严重度的空间体积的表示。该方法还包括：由处理器基于特征图生成第一分割特征图；并且由处理器将第一分割特征图和第二分割特征图转化到公共参照系。该方法进一步包括：由处理器将第一分割特征图与第二分割特征图比较；并且由处理器基于第一分割特征图和第二分割特征图的比较，创建跟踪假设。

在另一示例中，描述了一种系统，包括：配置为接收反射率数据的探测和测距系统；以及通信地耦合到所述探测和测距系统的一个或多个处理器。该一个或多个处理器配置为从探测和测距系统接收针对空间体积采样的反射率数据，并基于反射率数据生成特征图，其中特征图为指示考虑中的体积中的空间范围和天气严重度的空间体积的二维表示。该一个或多个处理器进一步配置为将特征图分割成包括一个或多个天气单体的第一分割特征图，并将第一分割特征图和第二分割特征图转化到公共参照系。该一个或多个处理器进一步配置为将第一分割特征图与第二分割特征图比较，并基于第一分割特征图中的一个或多个对流单体与第二分割特征图中的一个或多个对流单体的比较，创建跟踪假设。

在又一示例中，描述了一种在其上存储有指令的计算机可读存储介质。当被执行时，该指令使得处理器：从探测和测距系统接收针对空间体积采样的反射率数据；将反射率数据处理成特征图，其中特征图为指示考虑中的体积中的空间范围和天气严重度的空间体积的表示；将阈值应用到特征图以在特征图中识别要被跟踪的天气；将特征图分割成包括一个或多个天气单体的第一分割特征图；为第一分割特征图中的一个或多个天气单体中的每一个创建单体掩膜；将第一分割特征图和第二分割特征图转化到公共参照系；并且将来自第一分割特征图的单体掩膜覆盖到来自第二分割特征图的单体掩膜上。当被执行时，该指令使得处理器：将第一分割特征图与第二分割特征图比较；基于来自第一分割特征图的单体掩膜与来自第二分割特征图的单体掩膜的比较生成跟踪假设；存储一个或多个所得的单体跟踪中的一些的跟踪历史；以及削减一个或多个单体跟踪中的一些的过期跟踪历史。

本发明的一个或多个示例的细节在附图和下面的说明书中提出。本发明的其他特征、目的以及优势将从说明书和附图以及从权利要求中显而易见。

附图说明

图1为示出了根据本发明一个或多个方面的示例性空运单体跟踪系统的框图。

图2为示出了根据本发明一个或多个方面的示例性单体跟踪过程的流程图。

图3为示出了根据本发明一个或多个方面的示例性合成反射率地图的曲线图。

图4为示出了根据本发明一个或多个方面的图3所示曲线图的下层垂直整合反射率地图的曲线图。

图5为示出了根据本发明一个或多个方面的在应用反射率阈值后图4的下层垂直整合反射率地图的曲线图。

图6为示出了根据本发明一个或多个方面的用于稀疏形态滤波的示例性稀疏结构元素和索引数组的图。

图7A为示出了根据本发明一个或多个方面的在应用滤波器后从图5的2D二元VIR图产生的调节2D二元VIR图的曲线图。

图7B为示出了根据本发明一个或多个方面的叠加在图4的下层垂直整合反射率地图上的图7A的调节2D二元VIR图的曲线图。