211service.com
Algoritms novērš laikapstākļu radara attēlus, kurus izkropļoja Wi-Fi
Laikapstākļu radaram ir izšķiroša nozīme gaisa satiksmes kontrolē, kur dispečeri pastāvīgi izvērtē vētras, vēja nobīdes, apledojuma draudus utt. Lai pēc iespējas drošāk novirzītu lidmašīnu, šiem laikapstākļu radara attēliem ir jābūt pēc iespējas skaidrākiem un precīzākiem.
Diemžēl tas ne vienmēr tā ir. Laikapstākļu radara attēlus bieži izkropļo atspīdumi, ēnas, zemes juceklis, atmosfēras turbulence un daudzi citi trokšņa avoti. Un īpaša problēma ir kalnu apgabalos, kur ir grūti iegūt pilnīgu radara pārklājumu reģionā.
Viena no šīm vietām ir gaisa telpa virs Austrijas, valsts Centrāleiropā, kurā dominē Alpi. Austrijā ir četras fiksētas laikapstākļu radaru sistēmas, katra ar darbības attālumu 225 km. Teorētiski tam vajadzētu nodrošināt pilnīgu šīs salīdzinoši mazās valsts pārklājumu. Taču praksē attēlos ir redzamas daudzas ēnas, viltus atbalsis un citi trokšņi, kas palielina interpretācijas problēmas.
Tagad Haralds Gansters no Joanneum Research Grācā, Austrijā, un daži draugi saka, ka ir raduši risinājumu. Šie puiši ir strādājuši pie attēlu analīzes algoritma, kas automātiski identificē dažāda veida traucējumus un noņem tos pa pikseļiem.
Tajā pašā laikā tā meklē ēnas attēlos, kur reljefs neļauj ar laikapstākļiem saistītām atbalsīm sasniegt uztvērēju. Pēc tam tas aizpilda nepilnības.
Laikapstākļu radara attēli ir vairāk pakļauti kropļojumiem, nekā jūs varētu iedomāties. Gansters un kolēģi stāsta, ka no 8928 attēliem, ko viena radara stacija uzņēma 2011. gada maijā, 2713 uzrādīja piecu GHz Wi-Fi sistēmu radītus traucējumus (salīdzinoši jauna un labi zināma problēma meteoroloģiskajos aprindās). Tas ir vairāk nekā 30 procenti attēlu.
Laikapstākļu radaru attēlu uzlabošana ir būtiska, lai precīzi prognozētu laikapstākļu parādības un atmosfēras apstākļus, kas turklāt ir būtisks faktors gaisa satiksmes vadības dispečeru darba procesā, saka Ganster un co.
Viņu pieeja balstās uz dažāda veida traucējumu īpašajām iezīmēm. Piemēram, Wi-Fi radara attēlos parādās kā taisna līnija, tāpat kā augšējā labajā stūrī augšējā labajā stūrī.
Ganster un co ir izstrādājuši algoritmu, kas attēlo visas attēla taisnās līnijas vertikālās, kuras pēc tam ir viegli noņemt. Tā kā nav dabā sastopamu taisnu struktūru, vismaz ne laikapstākļu radara attēlos, tas ar augstu precizitāti novērš Wi-Fi traucējumus.
Tajā pašā laikā komanda aplūkoja lietus izplatību gada attēlos (kreisais attēls augšpusē). Tas skaidri atklāj radara ēnas, kur ierīces nesaņem datus.
Lai cīnītos pret to, viņi ir izstrādājuši algoritmu, kas aizpilda nepilnības ar meteoroloģiski pamatotām vērtībām. Viņi to dara, aplūkojot tā paša reģiona attēlus, ko no kosmosa uzņēmis Meteosat otrās paaudzes satelīts.
Šie attēli nenodrošina tādu pašu izšķirtspēju vai detalizāciju kā laikapstākļu radars. Bet tie parāda, vai ēnainajos reģionos ir lielas laika apstākļu atšķirības. Pēc tam algoritms aizpilda nepilnības, nodrošinot, ka tiek samazināta atšķirība starp radara attēlu un satelīta attēlu.
Gansters un kolēģi saka, ka viņu jaunā sistēma spēj uzlabot laika apstākļu radaru attēlus meteoroloģiski saprātīgā veidā.
Pašlaik to novērtē Austrijas gaisa satiksmes vadība, kur dispečeri var apskatīt attēlus pirms un pēc un sniegt atsauksmes par to, cik noderīgi ir pārveidotie attēli.
Tam vajadzētu ļaut kontrolieriem uzlabot savas prognozes gandrīz reāllaikā. Uzlabotajām prognozēm savukārt būs būtiska ietekme uz drošību aviācijā, saka Gansters un citi.
Nav slikti!
Atsauce: arxiv.org/abs/1404.6351 : Laikapstākļu radara uzlabošana, izmantojot kodolsintēzes un klasifikācijas metodi