211service.com
Algoritme retter vejrradarbilleder forvrænget af Wi-Fi
Vejrradar spiller en afgørende rolle i flyvekontrollen, hvor flyveledere konstant vurderer muligheden for storme, vindskydning, faren for isdannelse og så videre. For at dirigere fly så sikkert som muligt, skal disse vejrradarbilleder være så klare og nøjagtige som muligt.
Det er desværre ikke altid tilfældet. Vejrradarbilleder er ofte forvrænget af refleksioner, skygger, jordrod, atmosfærisk turbulens og mange andre støjkilder. Og et særligt problem er i bjergområder, hvor det er svært at få fuldstændig radardækning af regionen.
Et af disse steder er luftrummet over Østrig, et land i Centraleuropa, der er domineret af Alperne. Østrig har fire faste vejrradarsystemer, hver med en driftsafstand på 225 km. I teorien skulle det give fuldstændig dækning af dette relativt lille land. Men i praksis viser billederne adskillige skygger, falske ekkoer og anden støj, der øger fortolkningsproblemerne.
Nu siger Harald Ganster ved Joanneum Research i Graz, Østrig, og et par venner, at de har fundet en løsning. Disse fyre har arbejdet på en billedanalysealgoritme, der automatisk identificerer forskellige former for interferens og fjerner den pixel for pixel.
Samtidig leder den efter skygger i billederne, hvor terrænet forhindrer vejrrelaterede ekkoer i at nå modtageren. Så udfylder den hullerne.
Vejrradarbilleder er mere tilbøjelige til forvrængning, end du måske forestiller dig. Ganster og co siger, at ud af 8.928 billeder taget af en radarstation i maj 2011, viste 2.713 interferens fra fem GHz Wi-Fi-systemer (et relativt nyt og velkendt problem i meteorologiske kredse). Det er over 30 procent af billederne.
Forbedring af vejrradarbilleder er afgørende for en nøjagtig forudsigelse af vejrfænomener og atmosfæriske forhold, hvilket desuden er en væsentlig faktor i flyveledernes arbejdsproces, siger Ganster og co.
Deres tilgang er afhængig af de særlige karakteristika ved forskellige former for interferens. For eksempel vises Wi-Fi i radarbilleder som en lige linje, som i øverste højre hjørne af det højre billede ovenfor.
Ganster og co har udviklet en algoritme, der kortlægger alle lige linjer i et billede til lodrette, som så er nemme at fjerne. Da der ikke er nogen naturligt forekommende strukturer, der er lige, i hvert fald ikke på vejrradarbilleder, fjerner dette Wi-Fi-interferens med høj nøjagtighed.
Samtidig så holdet på fordelingen af regn i et års billeder (venstre billede ovenfor). Dette afslører tydeligt radarskygger, hvor enhederne ikke modtager data.
For at bekæmpe dette har de udviklet en algoritme, der udfylder hullerne med meteorologisk rimelige værdier. Det gør de ved at se på billeder af den samme region taget fra rummet af Meteosat Second Generation-satellitten.
Disse billeder giver ikke samme opløsning eller detaljer som vejrradaren. Men de viser, om der er store variationer i vejret i de skyggefulde egne. Algoritmen udfylder derefter hullerne ved at sikre, at forskellen mellem radarbilledet og satellitbilledet minimeres.
Ganster og co siger, at deres nye system er i stand til at forbedre vejrradarbilleder på en meteorologisk rimelig måde.
Det er i øjeblikket ved at blive evalueret af østrigsk flyvekontrol, hvor flyveledere kan se på før og efter billeder og give feedback om, hvor nyttige de ændrede billeder er.
Dette skulle give kontrollanterne mulighed for at forbedre deres prognoser i næsten realtid. De forbedrede prognoser vil til gengæld have betydelige effekter på sikkerheden i luftfarten, siger Ganster og co.
Ikke dårligt!
Ref: arxiv.org/abs/1404.6351 : Forbedring af vejrradar ved fusion og klassificering