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。     

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%。