[發明專利]一種遠距離云地閃電的單站定位方法及系統

在審

• 申請號: 201810756193.1
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108845188A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 馬儀;申元;徐肖偉;李昊;于虹;彭晶;郭晨鋆;馬顯龍;周仿榮;馬御棠
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01S5/16
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請提供一種遠距離云地閃電的單站定位方法及系統，所述方法先通過磁場測量傳感器獲取閃電電磁脈沖；并通過對比閃電電磁脈沖的波形與標準閃電波形，確定閃電信號；再通過多次檢測閃電信號獲得判斷時間差，最后根據判斷時間差以及閃電信號獲取時刻的電離層高度，確定閃電發生位置的三維空間參數。方法通過閃電電磁脈沖直接到達檢測站和經過電離層多次反射到達檢測站的時間差可以確定閃電發生位置的方位角、高度以及與檢測站之間的距離，不必通過多個檢測站定位。并且通過直接到達檢測站和經過電離層反射到達檢測站的時間差進行三維空間參數的確定，可以大大增加檢測距離，解決傳統閃電發生位置定位方式不能單站定位以及不適于超遠距離定位的問題。

技術領域

本申請涉及閃電探測與預警服務技術領域，尤其涉及一種遠距離云地閃電的單站定位方法及系統。

背景技術

隨著電子技術的快速發展，電子集成電路和電氣設備對電磁脈沖的敏感程度越來越高。閃電可以在輸電線路中產生電磁脈沖并隨著電能進入電子集成電路和電氣設備中，隨著電氣設備對電磁脈沖的敏感程度越來越高，閃電所產生的危害也越來越大。通過對閃電產生的位置進行定位，可以及時了解輸電線路區域內的閃電發生情況，及時做出相應的預防措施，降低閃電天氣對電氣設備的危害。

現有技術中，閃電發生位置的定位主要包括低頻閃電定位和高頻閃電定位兩種方式。其中，低頻閃電定位的方式，如歐洲閃電探測網LINET，通過65個探測器組成歐洲的閃電探測網，中心設備接收閃電輻射的低頻磁場來定位云閃和地閃；高頻閃電定位方式根據閃電電磁輻射脈沖到達探測網格內不同檢測站的時間差，來計算高頻閃電輻射源的空間位置，進而構建整個閃電放電過程的發展圖像，從而計算閃電發生的位置。

但是，現有的閃電探測網探測只能借助GPS技術實現對閃電的組網觀測，無法實現單站定位，使得對島礁、邊防哨所等相對孤立的區域，無法對閃電災害天氣現象進行實時預警預報。并且，受閃電探測網的限制，目前的閃電定位系統的探測范圍有限，無法實現對500-700km超遠距離閃電發生位置的定位。

發明內容

本申請提供了一種遠距離云地閃電的單站定位方法及系統，以解決傳統閃電發生位置定位方式不能單站定位以及不適于超遠距離定位的問題。

一方面，本申請提供一種遠距離云地閃電的單站定位方法，包括：

通過磁場測量傳感器獲取閃電電磁脈沖；

對比所述閃電電磁脈沖的波形與標準閃電波形，確定符合所述標準閃電波形的閃電電磁脈沖為閃電信號；

通過多次檢測所述閃電信號獲得判斷時間差，所述判斷時間差為閃電電磁脈沖直接到達檢測站和經過電離層多次反射到達檢測站的亞微秒量級時間差；

根據所述判斷時間差以及所述閃電信號獲取時刻的電離層高度，確定閃電發生位置的三維空間參數。

可選的，所述閃電信號包括從閃電發生位置直接到達檢測站的地波信號，以及經過地面和/或電離層多次反射到達檢測站的電離層反射信號。

可選的，所述三維空間參數包括閃電發生位置與所述檢測站之間的方位角、距離以及閃電發生位置的高度，所述方法還包括：

根據閃電電磁脈沖直接到達檢測站的地波信號，確定所述閃電發生位置相對于所述檢測站的方位角；

根據所述判斷時間差和所述閃電信號獲取時刻的電離層高度計算所述閃電發生位置的高度，以及所述閃電發生位置與所述檢測站之間的距離。

可選的，根據所述判斷時間差和所述閃電信號獲取時刻的電離層高度計算所述閃電發生位置的高度，以及所述閃電發生位置與所述檢測站之間的距離的步驟包括：

獲取所述閃電信號經過電離層一次反射到達檢測站的一次脈沖信號，以及獲取所述閃電信號在電離層和/或地面之間經過二次反射到達檢測站的二次脈沖信號；