[發明專利]雷電監測預警方法及系統

有效

• 申請號: 201310452874.6
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103472342A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張陽;孟青;張義軍
• 申請（專利權）人: 中國氣象科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

1.一種雷電監測預警方法，其特征在于，包括步驟：

S1.探測待監測區域的大氣平均電場、光輻射信號、電場變化信號、磁場變化信號以及GPS衛星信號并進行信號的調理以及轉換；

S2.根據電場變化信號判斷電場變化量是否滿足預設的觸發條件：

若是，則進行信號的采集存儲并執行步驟S3，若否，則刷新等待；

S3.對采集到的光輻射信號、電場變化信號和磁場變化信號進行波形特征提取，并根據提取的特征參量進行云地閃鑒別以及定位，同時存儲以及顯示閃電在地理信息系統中的位置、閃電時間以及閃電過程中光輻射信號、電場變化信號和磁場變化信號波形；

S4.根據所述云地閃鑒別以及定位結果和大氣平均電場幅值生成預警結果并根據所述預警結果發出警報信號。

2.根據權利要求1所述的雷電監測預警方法，其特征在于，所述步驟S3中，進行云地閃鑒別的方法包括：

S311.確定電場變化信號的峰值位置；

S312.提取所述峰值位置的特征參量，若電場變化信號同時滿足：

（a）0.5μs＜10%-90%的上升沿時間＜15μs；

（b）電場峰值＞電場起始值的1.2倍；

（c）下降沿過零時間＞5μs；

（d）對于近距離閃電，具有對應的光輻射信號變化；

則判定閃電為云地閃。

3.根據權利要求2所述的雷電監測預警方法，其特征在于，所述步驟S311之前還包括：對電場變化信號進行帶通濾波，去除掉靜電場的影響。

4.根據權利要求2或3所述的雷電監測預警方法，其特征在于，所述步驟S3中，進行云地閃定位的方法包括：

S321.在云地閃鑒別過程中獲取回擊位置，根據獲取的回擊位置計算光輻射信號、電場變化信號和磁場變化信號在回擊位置處的峰值；

S322.根據正交的磁場變化信號的兩個回擊峰值進行比例運算，計算閃電回擊通道相對于監測點的方位角，根據電場變化信號的正負來計算不同極性的回擊造成的方位角模糊；

S323.根據回擊位置處光輻射信號的強度來進行初步距離判斷：

若光輻射信號強度大于預設的閾值，則根據光輻射信號強度確定回擊距離；若回擊光輻射信號強度不大于所述預設的閾值，則根據同步的電場變化信號以及磁場變化信號數據確定回擊距離；

其中，根據同步的電場變化信號以及磁場變化信號數據確定回擊距離包括：

將正交的兩路磁場變化信號矢量合成一路磁場變化信號；

將回擊位置附近的電場變化信號和合成的磁場變化信號進行傅里葉變換；

根據回擊發生時刻電場變化信號和合成的磁場變化信號在第一頻率以及在第二頻率范圍內的特定頻點處的比值A和B綜合計算回擊通道距離監測點的距離D=k·B/A，其中k為修正系數；

S324.根據計算得到的方位角、回擊距離以及監測點的經緯度信息，獲取云地閃發生位置的經緯度；根據回擊時的磁場變化信號強度和回擊距離反演云地閃電流強度。

5.根據權利要求4所述的雷電監測預警方法，其特征在于，所述步驟S322之后還包括：

根據校準系數修正系統誤差帶來的方位角誤差。

6.根據權利要求4所述的雷電監測預警方法，其特征在于，所述步驟S4進一步包括：

根據云地閃定位結果和大氣平均電場幅值，若云地閃發生位置到監測點距離大于距離閾值且大氣平均電場小于電場閾值，則單獨根據云地閃定位結果生成預警結果；

若云地閃發生位置到監測點距離小于距離閾值且大氣平均電場幅度大于電場閾值，則根據大氣平均電場幅度和云地閃發生位置到監測點距離的比值以及云地閃電流信息判斷雷暴的強度，并根據大氣平均電場變化以及云地閃的時間分布規律判斷所處的雷暴階段，最終提供多級預警結果。

7.一種雷電監測預警系統，其特征在于，包括：依次連接的集成探測天線單元、接收機單元以及綜合控制平臺；

所述集成探測天線單元，用于探測待監測區域的大氣平均電場、光輻射信號、電場變化信號、磁場變化信號以及GPS衛星信號并發送至所述接收機單元；

所述接收機單元，用于將接收到的信號進行調理后發送至所述綜合控制平臺；

所述綜合控制平臺，用于綜合處理以及分析接收到的信號得到預警結果并根據所述預警結果發出警報信號。