[發明專利]一種閃電電磁脈沖峰值電流的計算方法

在審

• 申請號: 201911010987.4
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110672908A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 渠曉東;王濤;朱萬華;劉小軍;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01R19/04
• 分類號: G01R19/04;G01R29/08
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 吳夢圓

1.一種閃電電磁脈沖峰值電流的計算方法，其特征在于，該方法包括：

對電場傳感器采集的閃電電磁脈沖信號進行預處理，得到對應的電場信號；

建立傳播模型，根據得到的電場信號計算歸到地波范圍內的場強；

根據計算出的歸到地波范圍內的場強計算得到距離歸一化電場強度：

根據峰值電流和距離歸一化電場強度之間的對應關系計算峰值電流。

2.根據權利要求1所述的閃電電磁脈沖峰值電流的計算方法，其特征在于，所述對電場傳感器采集的閃電電磁脈沖信號進行預處理，得到對應的電場信號，包括：

對采集的閃電電磁脈沖信號進行濾波操作；

濾波后的閃電電磁脈沖信號進行增益校正；對增益校正后的閃電電磁脈沖信號進行去標定，去除探測系統的幅頻響應及相頻響應，得到電場信號，完成預處理操作。

3.根據權利要求1所述的閃電電磁脈沖峰值電流的計算方法，其特征在于，所述建立傳播模型，根據得到的電場信號計算歸到地波范圍內的場強，包括：建立“地-電離層波導”傳播模型，求解“地-電離層波導”的傳播函數。

4.根據權利要求3所述的閃電電磁脈沖峰值電流的計算方法，其特征在于，所述建立“地-電離層波導”傳播模型，求解“地-電離層波導”的傳播函數，包括：

計算地面上電場的垂直分量：

其中，E_z表示地面上電場的垂直分量，P_t表示發射功率，單位為kW，E_i表示第i個傳播模式的電場信號；

計算地波衰減因子W：

其中，a表示地球半徑，t_s表示“地-電離層”波導傳播模方程的根，Δ_g表示地面的歸一化表面阻抗，e表示自然對數；

其中，E₁表示一跳天波，L₁是一跳天波射線總長度；ψ₁表示一跳天波在地面上的出射和到達角；_//R_//表示一跳天波的電離層反射系數，其中下標//表示入射波與反射波的電矢量都平行于入射面；D是由于電離層球面彎曲引起的會聚系數；Ft和Fr分別表示由于地面的曲率和有限導電性引起的發射點和接收點的天線的背景因子；

其中，E₂表示二跳天波，此處：L₂表示二跳天波的射線長度；ψ₂表示二跳天波的出射角與到達角；D表示由于電離層球面彎曲引起的會聚系數，D_g表示由于地面的彎曲引起的發散系數，它接近于D^-1；_//R_⊥和_⊥R_//表示電離層反射系數，其中第一個下標表示入射波的極化性質，第二個下標表示反射波的極化性質；R_g//和R_g⊥表示地面反射系數；E₃、E₄則表示3跳與4跳天波。

5.根據權利要求1所述的閃電電磁脈沖峰值電流的計算方法，其特征在于，所述根據計算出的歸到地波范圍內的場強計算得到距離歸一化電場強度，包括：

根據計算出的歸到地波范圍內的場強計算得到距離歸一化電場強度采用以下公式實現：

其中，RNSS表示距離歸一化電場強度，r為探測距離，I為歸一化參考距離：I＝100km，SS為原始信號強度，p是衰減常數：p＝1.13，A是常數且A＝10⁵km或者p＝1，A＝1000km，C為常數。

6.根據權利要求1所述的閃電電磁脈沖峰值電流的計算方法，其特征在于，所述根據峰值電流和距離歸一化電場強度之間的對應關系計算峰值電流包括：

根據計算出的距離歸一化電場強度計算得到峰值電流I_p采用以下公式實現：