[發(fā)明專利]區(qū)域高分辨率閃電輻射源定位系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410063567.3
• 申請(qǐng)日: 2014-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103809156A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石立華;邱實(shí);江志東;周璧華;李炎新;高成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S5/16
• 分類(lèi)號(hào): G01S5/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.?一種短基線低空閃電輻射源定位系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括至少5個(gè)閃電定位子站點(diǎn)和一個(gè)定位中心站點(diǎn)內(nèi)設(shè)有閃電電場(chǎng)接收天線、閃電輻射接收機(jī)、嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊、GPS授時(shí)模塊、無(wú)線通信模塊和供電模塊；所述閃電定位站點(diǎn)通過(guò)分段觸發(fā)模式捕獲寬帶閃電瞬態(tài)電場(chǎng)變化率脈沖波形分段波形數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入到SDRAM構(gòu)建的高速緩存，當(dāng)分段數(shù)據(jù)采滿時(shí)將觸發(fā)自動(dòng)存儲(chǔ)通過(guò)DMA方式存到儲(chǔ)在本地硬盤(pán)；GPS授時(shí)模塊提供分段觸發(fā)時(shí)的精確時(shí)間戳信息；高速嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理模塊以低優(yōu)先級(jí)線程準(zhǔn)實(shí)時(shí)提取分段電場(chǎng)變化率波形特征數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線模塊將特征值和站點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)傳輸至中心站點(diǎn)的數(shù)據(jù)終端；在中心站點(diǎn)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件分析、處理實(shí)現(xiàn)閃電輻射源的三維定位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短基線低空閃電輻射源定位系統(tǒng)的定位子站點(diǎn)，其特征在于，所述的閃電輻射接收機(jī)包括依次連接閃電電場(chǎng)接收天線、I-V變換電路、第二級(jí)放大電路、嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊；所述的閃電輻射接收機(jī)包括I-V變換電路和第二級(jí)放大電路，直接和嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閃電輻射接收機(jī)，其特征在于，經(jīng)I-V變換電路后采用兩種不同增益的第二級(jí)放大電路，保證先導(dǎo)和回?fù)暨^(guò)程閃電電場(chǎng)變化率脈沖完整波形的同時(shí)有效獲取。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短基線低空閃電輻射源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS接收機(jī)由FPGA完成UTC信息的解碼提取以及和1PPS脈沖的同步，在FPGA內(nèi)部構(gòu)建附加實(shí)時(shí)時(shí)鐘，提供最小時(shí)間分辨率20ns的高精度時(shí)標(biāo)；所述的嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊中的FPGA提供分段觸發(fā)采集時(shí)的觸發(fā)脈沖，GPS接收機(jī)將當(dāng)前時(shí)標(biāo)信息鎖存并發(fā)回；所述的GPS接收機(jī)同時(shí)向嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊提供基準(zhǔn)時(shí)鐘。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短基線低空閃電輻射源定位系統(tǒng)，其特征在于，嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊采用PC104+嵌入式主板的架構(gòu)，以雙通道同步50Msps的最高采樣率對(duì)電場(chǎng)變化率信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，通過(guò)分段觸發(fā)模式捕獲閃電電場(chǎng)變化率脈沖，每一段數(shù)據(jù)以所述的GPS接收機(jī)輸出的高精度時(shí)標(biāo)為數(shù)據(jù)頭寫(xiě)入到高速緩存SDRAM中，分段采集段個(gè)數(shù)滿足觸發(fā)條件時(shí)通過(guò)DMA方式將SDRAM中原始波形數(shù)據(jù)寫(xiě)入到本地硬盤(pán)；所述的嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊預(yù)留有以太網(wǎng)接口和光纖接口便于原始數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短基線低空閃電輻射源定位系統(tǒng)，其特征在于，嵌入式高速數(shù)據(jù)采集與處理模塊以低優(yōu)先級(jí)線程準(zhǔn)實(shí)時(shí)對(duì)保存的分段數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，特征參數(shù)包括峰值幅度、峰值時(shí)標(biāo)、脈沖寬度、脈沖個(gè)數(shù)，將特征值數(shù)據(jù)和站點(diǎn)工作狀態(tài)參數(shù)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊傳輸至中心站點(diǎn)的數(shù)據(jù)終端。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短基線低空閃電輻射源定位系統(tǒng)，其特征在于，基線在幾百米到數(shù)千米量級(jí)，能夠?qū)崿F(xiàn)定位網(wǎng)絡(luò)內(nèi)5~10米的定位精度，定位網(wǎng)絡(luò)外5公里范圍內(nèi)50米的定位精度；通過(guò)所述5臺(tái)以上的閃電定位子站點(diǎn)同步協(xié)作，能夠獲取低空閃電輻射源三維位置，進(jìn)一步得到低空閃電輻射源時(shí)空特征。