基于声光信号的单站式闪电三维通道定位系统

目前基于雷声的三维定位系统多停留在实验阶段,从业务化运行的角度考虑,改进了单站式闪电三维定位系统的麦克风阵列,设计了定位算法,利用该系统采集了2014年夏季南京地区的部分闪电数据,并从计算耗时的角度对三维通道实时定位的可行性进行了研究。结果表明,基于声光信号的单站式闪电三维通道定位系统可重构闪电的三维通道;对连续的雷声信号进行分帧,帧长取0.03 s时,声源定位点可描绘出清晰的闪电主通道;采用分组保存和处理闪电声光信号的方法,可实现实时定位,当一组数据的保存时间为50 s时,计算耗时为46.507 s。     

改进的互功率谱相位法在雷声声源定位中的应用

互相关函数法是一种常用的时延估计方法,但在低信噪比和闪电存在多分叉的情况下,该方法的效果不理想。针对这一问题,该文选取广州地区2009年8月24日19:08:04和2012年5月5日08:01:00的两次闪电过程的雷声记录,结合高速摄像资料,比较了互相关函数法和改进的互功率谱相位法在雷声声源定位中的应用效果。首先,利用互相关函数法和改进的互功率谱相位法计算声源点的方向信息,定位结果与高速摄像照片对比具有较好的一致性,证明了定位方法的可靠性,对比结果表明:在低信噪比环境和多分叉闪电情况下,改进的互功率谱相位法能够获得比互相关函数法更好的定位效果。最后给出了综合利用改进的互功率谱相位法计算得到的方向信息和声源点与观测点的距离信息得到的雷声声源三维定位结果。     

华南飑线系统对流与层云区闪电起始和通道位置处的云微物理特征

利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据,分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征.两次飑线中约80％的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区.对流区闪电放电位置处的雷达反射率(ZH)要比层云区平均大4～5 dBZ,其它偏振参...     

宽带干涉仪闪电辐射源三维定位系统

宽带干涉仪闪电辐射源三维定位系统,是一种全闪电宽频带三维定位系统.它能够以微秒级的时间分辨率对闪电击穿过程产生的辐射源实现三维定位,描绘云闪和地闪通道发展的详细三维结构,可用于区域闪电监测和预警;同时,系统能够同步得到闪电通道发展的宽带频谱以及电场变化信息,结合三维定位结果,可以为闪电放电过程物理机制的探讨、雷电物理研究提供丰富的资料.     

闪电VHF辐射源三维定位系统仪器误差处理

为了提高闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率和定位精度,根据其运行原理对其定位误差的可能来源进行了分析,特别是针对GPS时钟的授时原理和高速采集卡工作原理以及观测站位置等可能造成误差的系统原因进行了分析。结果表明,三者误差是造成闪电三维定位结果不准确的主要设备误差。利用闪电VHF辐射源三维定位系统得到的定位结果信息,计算出了其到达观测站的时间,并与实测的到达时间进行了差值分析,拟合出一条偏差直线,得到其误差演变规律,并对该误差进行分析和纠正,得到了较好的结果,使闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率有较大提高,其定位结果更加可靠。     

基于四麦克风阵列的三维声源定位

设计了一个三维声源定位系统,提出了一个新的系统模型,并对传统的基于声波到达时间差TDOA的算法进行了优化。通过检测麦克风接收到信号的时间差,结合已知的阵列元的空间位置确定声源的位置。该系统声源采集部分由4个阵列成正四面体的麦克风组成。算法的硬件实现由TMS320C5416DSP芯片完成''整个系统实现了声源定位的功能。     

基于DDW1全闪三维闪电定位系统的闪电活动探测分析

2020年12月,广东省ADTD(Advanced TOA and Direction)闪电定位系统升级改造为DDW1全闪三维闪电定位系统,于2021年1月业务运行,使得广东省拥有了闪电三维定位业务观测能力。DDW1闪电定位系统不仅在硬件性能、数据处理、探测效率和定位算法等方面有提高,同时还新增了闪电辐射源的三维定位功能。基于DDW1闪电定位系统观测数据和广州S波段双极化天气雷达资料,分别对广东省2021年闪电时空分布以及一次飑线系统云闪三维分布特征进行分析。分析结果表明,闪电活动主要出现在5—9月,占总数92.9%,闪电活动多发时段为13—18时,占总数53.1%;广东省闪电聚集区分布在地势较低的珠三角和粤西地区,地势高的山地地区闪电活动相对较少;云闪辐射源主要出现在强对流区底部,高度主要分布在1~5 km,占总数61.3%,一定程度上刻画了雷暴云中电荷区的分布情况。全闪定位结果与对应时刻雷达回波具有高度一致性。     

双站摄像资料重建闪电三维通道的方法

为了满足准确分析闪电通道三维发展特征和闪电先导相互作用的需求,建立了一种利用双站摄像资料重建闪电三维通道的方法,从两幅在不同位置拍摄到的闪电二维图像上分别获取通道的坐标序列,利用空间立体几何原理,寻找两组序列中互相匹配的坐标,再由匹配的坐标序列重建出最终的闪电三维通道。通过对一次实际观测个例的重建与分析,验证了重建算法在实际观测中的可靠性,并对闪电通道的三维长度和二维长度进行了对比,发现两者差异可达2倍以上,充分说明了闪电三维特征分析的重要性。     

北京多频段闪电三维定位网及一次雷暴过程的闪电时空演化特征

北京多频段闪电三维定位网（Beijing Broadband Lightning NETwork,简称BLNET）是一个研究和业务相结合的区域性全闪三维定位网。2015年,对BLNET硬件、站网布局及定位算法等方面进行了更新升级,提高了传感器的灵敏度,提升了软件的运算效率和站网的探测性能。升级后的BLNET不仅具备了对云闪、地闪脉冲类型的快速识别和电流峰值估算等功能,也实现了对闪电辐射源脉冲的三维实时定位,以及通道可分辨的闪电放电过程精细定位。对2017年7月7日一次雷暴过程的闪电辐射源脉冲实时三维定位结果分析表明,这次雷暴过程一共观测到11902次闪电,以云闪为主,地闪占总闪的28%,正地闪较少,仅占总地闪的5%,在雷暴成熟期,最大闪电频数高达927 flashes (6 min)?1。通过对比分析闪电辐射源位置和对应时刻的雷达回波,发现辐射源基本集中在强回波范围内。对一次正地闪的精细定位表明,该正地闪初始阶段表现出明显的预击穿过程,闪电辐射源的始发位置位于海拔高度约5.4 km,随后通道向上发展,在约10 km高度,通道开始沿着水平发展。对一次负地闪的精细定位表明,初始阶段放电首先从约7.1 km高度处始发,通道向南水平发展,同时部分负先导分支向下发展,约38 ms后,通道短暂停止发展,17 ms后,通道始发处重新激发。以上结果表明,BLNET不仅具备对整个雷暴生命史闪电活动的三维实时定位和监测,而且可以实现对闪电三维放电通道的精细定位。     

短基线时间差闪电辐射源探测系统和初步定位结果

介绍了一种新型的闪电探测设备———短基线时间差法辐射源定位系统,并选取2002年夏季野外观测实验中的辐射源定位结果,结合电场变化特征分别对两次地闪和云闪进行了分析。结果表明,该系统对地闪先导过程和云闪产生的辐射源能够较好地定位。定位结果的个例分析证实,观测地区的两次云闪放电过程都由起始于云下部负电荷区的负极性击穿引发,然后向上发展到上部正电荷区,通道的发展速度约为1.29×105m·s-1,地闪梯级先导的传播速度约为1.73×105m·s-1。     

一次雷击事故原因分析及农村防雷安全基本措施建议

通过对2011年濮阳县农村一次雷击事故现场调查,分析和总结了此次雷击的3个原因:1)杨树成为雷击事故接闪点,在雷电发生过程中起到避雷针直接引雷的作用,是发生雷击事故的源头。2)杨树遭雷击后对村民住宅建筑造成雷电反击,当雷击到树木上时,树木上的高电压与附近的房屋、金属物体、电子电气设备之间间隙不够也会发生反击。3)雷电电磁感应引起雷电侵入波造成电气设备损害。此外,分析了当地农村住宅雷电灾害事故发生的主要问题:当地农村住宅大多为自建房,没有经过正规设计和标准化施工,基本没有防直击雷装置,易发生雷电灾害事故;随着农村经济生活水平的提高,电视、电脑、冰箱、空调、家用太阳能热水器等家用电器的推广普及进入寻常百姓家庭,这些电器的电源、信号线路多数是裸露架空引入,线路长且布线不规范,杂乱无章,一般没有任何雷电防护措施,是雷电波侵入的主要通道。因此应加强农村防雷安全监管和防雷宣传工作。     

X波段多参数气象雷达对强风暴云雷电个例的探测研究

利用多普勒双偏振多参数气象雷达,结合地面LD-Ⅱ闪电定位仪资料,对一次中尺度对流强风暴云的雷电过程进行观测分析。结果表明,闪电发生前后,对流云上部的差分传播相移率KDP、差分反射率因子ZDR和差相移φDP有明显的变化,反映出云中冰相粒子排列取向随云中电场分布结构的变化而变化。这种闪电发生时冰相粒子排列取向存在明显变化的信息,说明用多参数气象雷达探测的技术以及开展雷电预警预报是可行的。     

CMA_FEBLS低频三维全闪探测技术研究及观测10年进展

三维全闪探测已经成为了深入认识闪电物理机制和雷暴电活动规律的重要手段.中国气象局雷电野外科学试验基地(CMA FEBLS)自主研发了低频电场探测阵列(LFEDA),并持续开展了针对广东地区雷暴全闪电活动的综合观测试验,在精细化三维定位算法和基于三维全闪数据的闪电放电过程研究方面取得了若干研究结果.(1) LFEDA具备...     

雷电监测预警系统的原理及应用

本文讨论了有关雷电的基本知识，列举了目前存在的各种雷电定位方法，分析了雷电定位的几个过程。对近期引进VAISALA公司的SAFIR3000型雷电监测预警系统采用的探测原理做了分析，并总结了这套探测系统采用的VHF干涉测量原理特点及不足之处。     

沈阳雷电监测定位系统建设研究

介绍了沈阳雷电监测定位系统由4个雷电探测站、1个数据处理中心站、若干显示终端和通信网络组成。通过系统可实时获得雷击的时间、位置、强度、极性、雷电流等雷电参数。针对系统建设实践中遇到的有关技术问题,给出了解决方案;指出了系统安装过程中需要注意的问题,如网络布局、监测网络信息传输与各种终端接入方式等,并就雷电监测定位系统的工作原理、系统功能及应用情况进行了阐述。     

基于Android移动设备的闪电可视化功能设计与应用

闪电具有突发性、瞬时性、三维性等特征。其特征导致闪电监测数据基于web端的即时处理和显示受到限制,小范围内的雷电临近预警服务受到影响。基于Android移动设备利用GPS定位技术开展闪电数据可视化研究具有重要的意义。将闪电实时监测数据与GPS位置数据结合,集合采集、转化、整合和数据叠加等逻辑过程,通过直观添加覆盖物的方法,在Android移动设备地图上精确标注闪电发生的地点、强度以及发生距离等信息,实时显示用户附近20km以内的闪电情况。用户据此及时采取相应的防御措施,减少雷电灾害导致的生命和财产损失。     

基于相似预报法的宁夏雷电潜势预报业务系统

以宁夏雷暴、闪电观测资料和ECMWF、T213数值预报产品为基础,采用VB、VC语言和MS SQL Server数据库等编程技术,研制开发了基于相似预报法的宁夏雷电潜势预报业务系统。系统在客观形势相似和影响系统判别的基础上进行物理量相似离度分析,可提供0～168h环流形势和物理量相似预报结果,并以相似离度最小的前10(20)个最佳相似个例中的一个作为预报蓝本,以人机交互的方式完成0～12h雷电潜势预报的制作与分发,增强了雷电潜势预报的客观化和自动化;实现了历史雷电数据的查询、统计、输出、保存、添加入库及闪电信息的统计显示等功能,成为宁夏雷电潜势预报制作发布的主要工作平台。     

江西省雷电监测定位系统探测数据分析

利用2004～2007年江西省雷电监测定位系统获取的雷电数据资料,分析了江西省雷电强度、陡度的分布特征、相关关系,结合《建筑物防雷设计规范》（50057—94）中部分雷电参量和安全距离计算公式,对雷电数据进行讨论。分析表明,以地闪实测数据计算的雷击大地的年平均密度与以雷暴日计算雷击大地的年平均密度相差较大。