[发明专利]一种台风路径相似度评估方法

权利要求书

1.一种台风路径相似度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：台风数据的转化

将台风的同一观测时间上各观测要素值构成一个多维向量，并按其观测时间的先后将各向量排成一列，构成台风时间序列，多个台风时间序列按其编号顺序构成计算机可读的数据集文件；

S2：求算台风相似距离

定义多维向量之间的距离函数，并将其作为动态时间弯曲算法中的距离函数，动态时间弯曲算法需要构造两个矩阵：距离矩阵与累积矩阵，距离矩阵定义为参与运算的两台风时间序列中各多维向量之间的距离；累积矩阵定义为一个按动态规划思想递推矩阵中每个元素的矩阵，最终定义台风相似距离为累积矩阵的最后一个元素；

S3：求算台风相似度

利用类双曲正切函数定义归一化函数，并将S2中求算的相似距离作为输入变量，求得台风相似度；

所述步骤S2求算台风相似距离包括如下步骤：

1)、定义多维向量之间的距离函数

设两个多维向量为：

p₁＝(a₁,b₁,c₁,d₁,e₁),p₂＝(a₂,b₂,c₂,d₂,e₂)

其中a,b,c,d,e分别表示中心经度、中心纬度、中心气压、风力等级、移动速度，下标代表该要素属于的向量编号；

定义两多维向量之间的距离函数为：

dis(p₁,p₂)＝0.3(a₁-a₂)²+0.3(b₁-b₂)²+0.2(c₁-c₂)²+0.1(d₁-d₂)²+0.1(e₁-e₂)²

2)、构造累积矩阵Dis

设参与运算的两台风时间序列分别为A,B，其长度分别为n,m，则累积矩阵Dis的大小为n×m，其构造公式为：

Dis_i,j＝dis(A_i,B_j)

其中Dis_i,j代表距离矩阵第i行第j列上的元素；A_i,B_j分别表示台风时间序列A中第i次、B的第j次观测得到的多维向量；

3)、构造累积矩阵Acc

累积矩阵Acc的大小为n×m，其构造公式为：

其中Acc_i,j代表累积矩阵第i行第j列上的元素，min函数表示取几者中的最小值；

定义参与运算的两台风时间序列的相似距离为：

其中n,m分别表示两台风时间序列的长度，即累积矩阵右下角元素的算术平方根。

2.如权利要求1所述的一种台风路径相似度评估方法，其特征在于，所述步骤S1台风数据的转化包括如下步骤：

将台风的同一观测时间上五个观测要素值：中心经度、中心纬度、中心气压、风力等级、移动速度构成一个多维向量，第i次观测得到的 向量记为：

p_i＝(a,b,c,d,e)

其中a,b,c,d,e分别表示中心经度、中心纬度、中心气压、风力等级、移动速度；

按台风观测时间的先后将各向量排成一列，构成台风时间序列，形式化表达为：

T＝{p₁,p₂,p₃,…,p_n}

其中表示台风时间序列；n为最后一次观测的序号，也称该台风时间序列的长度，即完成一个台风轨迹数据向台风时间序列的转化。

3.如权利要求1所述的一种台风路径相似度评估方法，其特征在于，所述步骤S2求算台风相似度包括如下步骤：

定义归一化函数为：

其中x为S2中求得的相似距离，p＝1.005；

而此处f(x)的结果则表示两台风时间序列的相似程度，又因其表示形式为百分比，故也称相似百分比。