闪电定位误差及探测效率评估

为了实现闪电定位中定位误差及探测效率评估的自动化,从时差法闪电定位原理出发,分析了闪电定位原理存在的问题及其定位的误差来源。采用计算机模拟的方法,实现了对闪电的定位误差及探测效率的定量评估。以安徽省闪电定位网为例,说明了利用评估软件可以对已有的闪电定位网络作出有效的定位误差评估。分析了几种不同几何分布的布站效果,给出了几种基本布站模型,为将要布设的闪电定位网布站方案的提出提供选址依据。     

闪电电场波形脉冲序列极性变化及成因

地基闪电探测站记录的闪电电场信号普遍存在极性反转现象,不同测站的极性反转时刻不同,目前对该现象没有较清晰的认识。本文详细阐述了闪电放电引起的电场变化信号的测量原理,在此基础上,利用宽带电场和甚高频辐射数据,结合闪电甚高频辐射源的定位结果,分析了闪电电场脉冲极性反转现象的特征和原因。对比基站间距为5 km量级的多站数据,发现不同测站数据电场极性反转并不同时发生,并且极性反转常伴随着脉冲幅值的降低,因此常常导致定位时脉冲提取缺失或到达时间提取的误差增大。利用宽带电场定位和甚高频辐射源定位相互补充,在获得闪电精细化三维定位基础上分析发现,闪电主通道头部的发展方向改变,是导致地面探测站的垂直电场出现极性反转现象的可能原因,主通道头部携带的大量电荷靠近或远离是地面垂直电场变化测量装置脉冲波动的主要原因。对于不同方位的探测站,闪电主通道头部相对运动是导致不同探测站出现脉冲极性反转时刻不同的主要原因。针对极性反转现象造成定位效率下降问题,本文提出了希尔伯特能量谱的解决方案,定位出的闪电辐射源数量提高约9%。     

云闪定位算法研究及其精度分析

为了减少云闪对各种空间飞行器和电子设备造成的损失,同时研究雷暴活动物理机制以及云闪时空分布规律,开展云闪定位算法研究具有重要意义。概述了闪电定位原理及其基本方法,结合测向测时差联合定位法,研究了VHF频段云闪四站定位算法原理,并且分析了对定位精度造成影响的主要因素。在解决测角精度问题方面重点介绍了基于均匀圆阵的二维ESPRIT算法。最后利用Matlab仿真了不同云闪高度和测角精度情况下的定位误差分布图,为提高云闪定位精度提供了坚实的理论依据。     

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.     

甘肃闪电监测定位系统组网分析

从时差法闪电定位原理出发,通过对甘肃省闪电定位系统探测站地理分布的介绍,利用闪电定位评估软件,分析了甘肃省闪电定位系统的探测精度和探测效率,同时结合甘肃省实际情况说明了雷电定位系统的网络结构及探测站安装的环境要求。     

海南地区山体地形对地闪回击定位精度的影响

为了将地形地貌带来的误差进行修正,提高闪电的探测效率和定位精度,基于二维时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD),构建了真实地形下的雷电电磁波传播模型,研究了海南地区地形对雷电电磁波传播的影响,然后提出了一种修正闪电定位误差的方法即不同步长的地形包络和时间补偿法。模拟结果表明:山地地形会明显改变切向磁场的波形峰值大小和上升沿时间,与平坦地表情况相比,切向磁场波形峰值变化最大的减小了38%,上升沿时间增加范围在1～3μs,峰值到达时间也滞后于平地情况,而经过滤波处理,磁场峰值减小,波形变陡,上升沿时间变短;对于逐峰法,雷击点在真实地形路径下定位误差相比平地明显增大很多;而对于互相关算法,真实地形路径下定位误差比平地情况下大,但相差不大,相比逐峰法定位误差明显大很多;总体来说,使用5 km包络修订效果较好,定位误差都在百米量级内,相比较其他算法闪电定位精度有很大提高。     

一种基于GPS实现水下定位的有效方法

针对水下目标的定位需求,在探讨GPS定位原理和水下超声定位原理基础上,提出了一种基于GPS实现水下定位的实现方法。给出了该方法的工作原理和具体工作过程。通过分析和计算GPS定位误差、水下定位误差,得到了这种定位方法的总体误差。分析和计算结果表明基于GPS实现水下定位的设想可能具有一定的实用价值。     

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。     

卫星闪电定位校正

从卫星资料处理出发，分析了雷暴云在多通道卫星云图上的基本特征，提出了利用多通道数字化卫星云图判识雷暴云的方法。在判识出雷暴云的基础上，对其中心进行定位，并利用其定位结果，对闪电定位仪测得的闪电资料进行校正，以提高闪电定位仪的定位精度及卫星资料判别雷暴云的正确率。初步分析表明，利用卫星定位对闪电定位进行校正，对闪电资料的定位精主工有较大的提高，得到了较好的结果。     

闪电定位数据共享方法研究

基于Web GIS的雷电数据共享方法,利用WMS方式实现闪电定位数据的可视化,即通过采用地理信息服务器Mapserver,将存储在Oracle数据库中的闪电定位数据以WMS方式进行发布,方便山西气象业务内网用户的查询和检索,提高了山西省闪电定位数据的共享能力。