合肥工业大学北斗导航团队研发出GNSS掩星观测水汽反演(降雨量预测)装置,通过深度融合北斗导航与人工智能(AI),破解“云中雨”监测和“落地雨”预测难题,为水利防灾、新能源、低空经济等领域提供精准气象支撑,筑牢安全防护第一道防线。
随着全球气候变化加剧,台风、暴雨、洪涝等灾害风险频发,传统气象观测手段普遍存在成本高昂、数据滞后、分辨率不足等痛点,尤其对尚未落地的“云中雨”监测和“落地雨”预测存在明显短板,成为制约防灾减灾效能提升的关键瓶颈。北斗导航团队历时8年科技攻关,研发GNSS掩星观测水汽反演装置。
团队带头人、合肥工业大学教授夏娜介绍,该装置的核心优势在于3项技术创新。一是基于混合时频分布的GNSS信号干扰检测与抑制方法,有效破解了输电线路、通信基站等复杂电磁环境下GNSS卫星信号易受干扰的难题,干扰信号频率估计准确率提升25.6%,在消除干扰的同时最大限度保护有用信号;二是改进型同步扰动随机逼近大气参数求解方法,实现可降雨量的精确反演,求解精度提升65.0%;三是多变量时序预测的双阶段注意力混合学习模型,实现降雨量的精准预报,实现行业最高87.6%的正报率和8.5%的最低空报率,为短时强对流降雨等突发天气预警提供可靠支撑。
这一降雨预测技术解决了水利防灾、新能源发电功率预测、低空经济通航调度等核心技术问题。在水利防灾领域,该技术精准捕捉“云中雨”“落地雨”“河中水”全链条水文动态,契合水利部“三道防线”战略部署,已在长江防洪安庆段、淮河局泄洪区等关键区域部署应用50余台,为防汛调度、人员转移提供精准决策依据。同时,该成果在新能源领域可为光伏电站、风电场提供高精度气象数据,助力电站运营维护与风光功率预测,有效提升新能源利用效率;在低空经济领域,该技术已在芜湖湾沚区航空飞行基地落地应用,提供航线级精准气象预报,保障轻型飞机等低空飞行器的通航安全,为低空经济高质量发展保驾护航。
据悉,目前该技术与产品已被纳入《水文应急监测技术导则》附录4,列为水文应急装备标配。该技术已形成多项自主知识产权,相关产品通过安徽省首台套认证,建成标准化中试车间实现批量供应。
夏娜介绍,下一步,团队将持续推进技术迭代,实现正报率提升至95%以上,同时加快市场布局,逐步实现国内省份全覆盖,最终打造星地一体化监测系统,让“北斗+AI”技术更好地服务国计民生、造福人类。
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