闪电辐射源多脉冲匹配定位方法

为匹配出更多的闪电辐射源脉冲,定位出更多的闪电辐射源位置,得到清晰的闪电发展通道,提出了一种闪电辐射源多脉冲匹配定位方法。该方法利用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法对原始的闪电电场信号进行分解,再将分解得到的部分分量合成,将合成后的信号进行归一化并提取脉冲,依据滑动窗口内四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征实现相同辐射源脉冲的匹配。结果表明,利用EMD方法对闪电电场信号进行分解再部分合成,去除了原始信号中的直流分量、单调分量和低频周期分量,使信号波形更干净平稳;依据四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征对各测站间相同闪电辐射源的脉冲进行匹配,基于辐射源脉冲的到达时间差定位出辐射源的三维位置,可以清晰地描绘出闪电通道的发展过程。从整体定位效果来看,本文提出的闪电辐射源多脉冲匹配定位方法效果优于传统的单脉冲匹配方法。     

甚高频闪电辐射源的定位与同步观测试验

闪电宽带干涉仪是一种新型的辐射源定位系统.该系统实现了电场变化、辐射源位置和辐射频谱等多个闪电物理参量的同步观测.利用人工放电源对该系统的测试和误差标定发现定位角度均方根误差小于1°.对闪电的实际观测结果表明该系统能够较好地再现闪电通道时空演变特征,并能在空中不同位置有多个辐射源同时出现的情况下进行有效定位.该系统结构简单、容易实现,它不仅适应于闪电观测,也可对其他快速运动的甚高频辐射源进行追踪定位.     

基于小波分析对地面电场信号的去噪及闪电信息提取

基于小波分析方法,通过对7种小波函数在误差控制和阈值方法选取上的对比,参考信噪比及均方误差等计算结果,选取了较为合理的Rigrsure阈值分析方法和sym5小波函数作为地面大气电场信号的去噪处理方法.该方法不仅能够较好地对电场信号波形平滑处理,降低电场波形中噪声信号的叠加度,还可保留闪电引起的电场的快速变化.在此基础上,利用差分计算方法实现了对闪电信号的自动识别,引入了总闪电频数误差及分时段闪电频数与人工分析结果的相关系数等2个参考量来选取差分计算方法中电场差分阈值,通过该方法可以实现闪电频数和极性等有关信息的提取.     

极性反转时间对聚乙烯中空间电荷及瞬态电场的影响

基于电声脉冲空间电荷测量方法,测量了聚乙烯片状试样在常温(ΔT=0℃)及温度梯度(ΔT=40℃)下、-50kV/mm场强直流预压2h后,分别以不同反转时间(20s,30s,60s)反转到50kV/mm场强,再加压2h过程中的空间电荷变化,以及极性反转过程中最大瞬态电场的变化.结果表明:常温下电压极性反转越快,最大瞬态电场越大;温度梯度下,电压极性反转越快,最大瞬态电场越小;达到最大瞬态电场的时间均随着极性反转时间的增加而逐渐减少.     

闪电VHF辐射窄带干涉仪定位系统

自主改进研制了干涉仪硬件系统,并阐述了VHF辐射窄带干涉仪对闪电的定位原理,该系统基于双基线正交5d线阵列,采用直接高频放大检相,降低了采用变频电路时带来的系统误差,提高了整个系统的精度。以微秒时间分辨率对闪电随时空的发生与发展进行2维（仰角—方位角）定位,同时结合电场变化和辐射强度变化,可以分析闪电辐射源击穿的极性,对地闪的各个过程的发展可以进行细节描述。     

电压反转极性对温度梯度场下聚乙烯内空间电荷的影响

基于电声脉冲空间电荷测量方法,测量了聚乙烯片状试样在常温(△T=0℃)及温度梯度(△T=40℃)下、不同电压极性(±50 MV/m)作用2h过程中聚乙烯内的电荷积聚和场强分布特性,同时测量了加压2h后不同反转极性对温度梯度场下聚乙烯内电荷积聚和瞬态电场的影响.结果表明:无论反转极性如何,最大瞬态电场畸变率近似相同;电压...     

基于信号“指纹”特征的雷达辐射源识别

在电子对抗领域,正确识别雷达脉冲信号是电子对抗侦察的重点也是难点。针对雷达脉冲信号具有很好的稳定性、普遍性和唯一性的包络上升沿特征("指纹"),通过使用宽带数字接收、信号分选与跟踪、数字正交混频等技术即时提取包络上升沿波形,并计算与"指纹"模板的Hausdorff距离,达到识别并匹配雷达辐射源的目的。在操作过程中,通过分析实际现象对Hausdorff距离的计算时机以及应用方式做出了正确的修改。通过大量实验验证了所提方法可以有效地识别出信号所对应的雷达辐射源个体。     

基于DBN特征提取的雷达辐射源个体识别

针对传统特征参数难以表征复杂体制雷达信号个体特征的问题,基于深度置信网络DBN的深层特征提取和高维数据处理能力,提出一种基于DBN特征提取的雷达辐射源个体识别算法。首先建立基于多层受限玻耳兹曼机的DBN模型,然后通过DBN无监督提取脉冲包络前沿特征,再利用标签数据对模型参数进行有监督微调完成训练,最后输入未知辐射源信号脉冲包络前沿特征实现辐射源个体识别。与传统算法相比,该方法能够自适应地提取脉冲深层次细微差异,提取过程减少了对人为经验的依赖。实验结果表明,该算法对脉冲包络特征提取效果明显,有较高的识别精度。     

南昌地区大气电场的阈值确定

利用南昌地区大气电场仪数据和闪电定位资料,分析了南昌地区2017年5月至8月内的12个雷暴过程。对比分析了这12个雷暴过程中大气电场仪数据和闪电定位数据的特性,得出了大气电场仪的平均预警时间以及在距离大气电场仪10～20 km、5～10 km以及5 km范围内的大气电场仪的预警的准确率。通过上述得出的预警时间,利用闪电定位资料分析得出了不同范围内的大气电场仪的平均值。进而得出了大气电场仪的3级预警的预警值分别为2kV/m、4kV/m和6kV/m。其对应的含义分别为:当电场仪的值达到第1级预警的阈值2kV/m时,距电场仪20 km内有75%的概率发生闪电;当电场仪的值达到第2级预警的阈值4k V/m,距电场仪10 km内有85%的概率发生闪电;当电场仪的值达到第3级预警的阈值6kV/m,距电场仪5km内有90%的概率发生闪电。     

双曲正弦-高斯型超短脉冲光束及其传输特性

在傍轴近似条件下,给出了一组超短脉冲光束的解析解,称为双曲正弦-高斯型超短脉冲光束.对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究.结果表明双曲正弦-高斯型超短脉冲光束光强的横向分布在脉冲中部为双曲正弦-高斯型,而在脉冲头部和尾部则为高斯型,该脉冲光束的脉冲波形在传输中始终为双曲正弦-高斯型.该脉冲在轴上传输时有脉冲极性反转现象,在轴外有脉冲延迟现象.     

Bidirectional propagation of lightning leader

The characteristics of initial leader of triggered lightning flashes are studied by use of a highspeed digital camera system with the rate of 1 000 frame per second and simultaneous measurements of current and electric field change with 0.1 μS time resolution. The results show that the altitude-triggered lightning was initiated by bidirectional propagation leader because of "current interruption" by air gap, whereas the grounded-triggered one was not. The onset of downward-moving positive leader was prior to that of the upward-going negative leader for 843 ms in an altitude-triggered lightning under the positive ambient electric field. The downward-moving leader, regardless of its polarity, would produce in-homogeneous distribution of luminosity (current) along the channel on the moment of connection to the ground.     

Polarity inverted intracloud discharges and electric charge structure of thunderstorm

The three-dimensional spatial and temporal development of impulsive VHF radiation events during lightning discharges has been analyzed based on the data measured by the lightning mapping array (LMA) system with high space and time resolution. The results indicate that intracloud discharges in the thunderstorm with anormal tripole charge structure occur not only between the upper positive and middle main negative charge region, but also with inverted polarity between the lower positive and middle main negative charge region. The polarity-inverted discharge originates from the middle negative charge and propagates downward to the lower positive region, where then the discharge develops horizontally. The characteristics of the discharge are similar to that of normal intracloud discharge except the polarity opposite. The results further confirmed the existence of the lower positive charge region involved in the lightning discharge. It was also found that the inverted charge structure opposite to the normal polarity ap pears in some storms or at a certain stage of the storm development. In the stor m with a polarity inverted charge structure, a main positive charge region is lo cated at the middle part and a negative charge at the upper part of the storm. T he intracloud discharges occurred between them are of inverted polarity, showing the existence of a polarity inverted charging mechanism in storms and the compl exity of storm charge structure.     

输电线雷击过电压波辐射场模型及数值分析

采用时域有限差分法（FDTD）方法研究了远离雷击通道的雷击输电线产生的辐射场．建立了输电线的数值计算模型,推导出了输电线的FDTD计算格式;对雷电激励源的加入作了详细讨论;最后分别仿真计算了雷击自由空间的单根导线和实际的三相高压输电线后,雷电过电压波沿线传播过程中在输电线周围产生的瞬态辐射场．计算结果表明：线路上的雷电过电压波引起的瞬态辐射场对环境的影响是明显的,瞬态辐射场中的高频分量可能对沿线附近的通讯设施和电气电子设备产生干扰或破坏作用．     

Broadband interferometer observations of a triggered lightning

The development of positive leader of an artificially triggered lightning has been analyzed based on the data of electric field change, location of radiation source and frequency spectrum obtained by using the broadband interferometer system. The results indicate that radiation from positive leader could be detected within close distance in spite of the relatively weak radiation, while the radiation from negative breakdown processes was relatively stronger. Positive leader developed with few branches, and the initial progression velocity was of the order of 10⁵ m/s. The distribution of power spectrum by 25 MHz high pass filter indicated that the radiation frequency from positive leader maximized at 25–30 MHz, while that from negative breakdown processes maximized at 60–70 MHz.     

基于源电荷模式的改进型地闪先导在有耗大地情况下电场分布特征

基于源电荷先导模式建立了适用于有耗大地情况下先导电场的计算模型,并利用人工引雷观测数据对模型进行了验证。运用新模型通过对有耗大地情况下地闪先导电场影响因素的模拟分析,结果表明当先导通道电荷密度分别呈线性、均匀和指数分布形式时,其模拟的地闪先导电场幅值都随着先导通道高度的增大而趋于稳定,对先导电场起有效作用的是先导通道贴近地面的一定高度内电荷分布且与离通道的距离有关;先导电荷的传播速度对先导电场波形的半峰值宽度有显著影响,而大地相对介电常数同时影响着先导电场波形的幅值和半峰值宽度,且随着相对介电常数值的增大影响逐渐减小,当相对介电常数为20时与理想情况仅仅相差5%。     

基于金属氧化物分流条的天线罩雷电防护

为了探究金属氧化物分流条的布局对天线罩雷电防护的影响,本文通过高压试验研究金属氧化物分流条的击穿特性,针对某型天线罩开展雷电防护设计试验,并结合静电场模型仿真分析,研究了金属氧化物分流条不同长度、数量以及天线偏转等因素对天线罩内部电场的影响规律。结果表明：金属氧化物分流条击穿电压与电压变化率成正比;天线周围的电场强度随金属氧化物分流条长度和数量的增加逐渐递减;通过优化分流条布局使天线周围的电场强度由无防护时的1.35 MV·m-1降到起晕阈值0.5 MV·m-1以下,满足雷电防护的要求。该方法解决了因天线感应电场过大而导致天线罩穿孔的问题,对天线罩及其内部天线设备的雷电防护设计具有重要意义。     

利用地面大气电场和雷达资料进行雷电临近预报方法

 根据雷暴云电场特征,结合雷达等观测资料,本文提出一个利用电场幅值阈值和差分阈值方法,为进行电场测站的首次地闪的雷电临近预报方法。该方法首先判断电场是否达到设定的幅值阈值或者差分阈值。如果电场达设定阈值,认为此时测站周围云中电荷量较大,发生闪电的概率也较大,进而判断该时刻之前的雷达资料是否达到设定的阈值。如果雷达资料达到设定的阈值则发出预警;如果未达要求则继续查看下一体扫的雷达情况,直到发出预警或者电场阈值取消为止。利用此方法对2009年南京周边观测区7个站点数据进行预警检验,得到其探测概率约为80%,平均预警时间约为14min。同时,本文尝试用该预报方法对雷暴云移过测区的整个过程进行区域性雷电临近预报。结果发现区域雷电预警可以直观呈现雷暴云和闪电发生发展情况,对发生闪电潜在区域也能够直观判断,并收到较好的预警效果。区域预警不仅能实现对一个地区的监测预警,而且能对雷暴云的整个过程进行监测预警,具有单站电场所没有的优势。     

云南中部一次雷暴过程的多普勒雷达和电场特征分析

利用闪电定位系统、大气电场仪和多普勒雷达等多种探测资料,对2009年7月20日导致云南省中部地区发生5起雷电灾害事故的1次雷暴过程进行了分析.结果表明:在雷暴天气过程中,无论是大气电场仪范围内还是雷达回波内的地闪都是以负地闪占绝对主导地位;雷暴期间电场值在-12.540～13.907 kV/m之间剧烈变化,且不断向正向或负向突变;负地闪主要发生在强回波区,对应着径向速度场上的逆风区,成熟阶段增加的正地闪分散地出现在弱回波区中;整个雷暴过程中-10℃层回波强度维持在40 dBz以上,-20℃层回波强度在35 dBz以上,-10℃层和-20℃层雷达回波强度的每一次跳跃变化都对应着地闪频数的跳跃发展,且总在地闪频数变化之前11～30 min;回波顶高均大于9 km,地闪最密集时段,回波顶高保持在14 km左右.     

介质击穿模型参数对雷电先导放电数值模拟的影响

为研究介质击穿模型参数的选取对雷电先导放电数值模拟结果的影响,以雷云荷电模型和WZ模型为基础,模拟计算了三维先导放电通道在50 m空间分辨率下的分形维数和先导临近对地面电场峰值的增强程度.统计分析结果表明:分形维数随着概率指数和电场击穿阈值的增大而减小,但随着通道内电场的增大先减小而后基本趋于稳定,且概率指数对分形维数的影响程度最为剧烈,电场击穿阈值次之,通道内电场的影响相对最弱;地面电场峰值的增强程度随着通道内电场和电场击穿阈值的增大而减小,但随着概率指数的增大先减小而后基本趋于稳定,且通道内电场对地面电场峰值增强程度的影响最为剧烈,概率指数次之,电场击穿阈值的影响相对最弱.