[发明专利]一种基于分布式监测站点的雷电定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式监测站点的雷电定位系统及方法，属于民航空管领域，涉及雷电定位技术，包括VLF/LF前端站点、中心站、数据分析与处理中心；所述VLF/LF前端站点包括采集卡以及工控机；所述中心站包括软件滤波单元以及同步数据单元；所述数据分析与处理中心包括闪电实时定位单元、闪电类型识别单元、电离层监测单元。本系统能够实现VLF/LF闪电信号波形的不间断记录，提供在线和历史实时定位数据的综合分析。使用本系统，可以对雷电活动进行实时监测、追踪；以少量的站点、高效的布站技术，实现大范围雷电活动的高精度无缝覆盖。

技术领域

本发明属于民航空管领域，涉及雷电定位技术，具体是一种基于分布式监测站点的雷电定位系统及方法。

背景技术

长期以来，雷电一直以直击雷的形式给人类及地球上的生物以及人类文明带来灾难性的打击。雷电发生瞬间会产生强大的电流、电磁波、超高的温度以及对地面巨烈的冲击波，这些物理信号会在瞬间造成雷电灾害，雷电灾害已被联合国有关部门列为最严重的十种自然灾害之一，雷电产生的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应，使其能在瞬间产生巨大的破坏作用。常常会造成人员伤亡，击毁建筑物、供配电系统、通信设备、引起森林火灾，造成计算机信息系统中断、仓储、炼油厂、油田等燃烧甚至爆炸，危害人民财产和人身安全，对航空航天等运载工具也威胁很大。

目前主要借助大气电场仪进行雷电探测，辅以气象部门雷达、卫星云图等数据进行判断，探测范围有限、测站数目多，实时定位难度大，主要服务于非实时应用场景，尚无针对航空业的精准气象服务。

为此，提出一种基于分布式监测站点的雷电定位系统及方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于分布式监测站点的雷电定位系统，该雷电定位系统能够实现VLF/LF闪电信号波形的不间断记录，提供在线和历史实时定位数据的综合分析。使用本系统，可以对雷电活动进行实时监测、追踪。以少量的站点、高效的布站技术，实现大范围雷电活动的高精度无缝覆盖。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种基于分布式监测站点的雷电定位系统，包括VLF/LF前端站点、中心站、数据分析与处理中心；

所述VLF/LF前端站点包括采集卡以及工控机；

所述中心站包括软件滤波单元以及同步数据单元；

所述数据分析与处理中心包括闪电实时定位单元、闪电类型识别单元、电离层监测单元。

进一步地，采集卡采用的是AdvantechPCI-1714高速采集卡；所述工控机用于对雷电数据进行采集、存储与通讯。

进一步地，所述软件滤波单元用于去除噪声以及触发阈值的设置；所述同步数据单元用于同步触发时间以及同步触发波形。

进一步地，所述闪电实时定位单元用于确定闪电经纬度、高度以及雷电流信息；所述闪电类型识别单元用于识别闪电类型，所述电离层监测单元监测的数据包括电子含量和闪烁指数。

进一步地，所述闪电类型包括云闪和地闪。

进一步地，触发阈值设置后的触发方式为软件触发。

进一步地，闪电实时定位单元对于闪电实时定位采用的是到达时间差算法。

本发明还提出一种基于分布式监测站点的雷电定位系统的雷电定位方法，包括以下步骤：

步骤一：站址选择模块选取安装场地，建立观测站点，将VLF/LF前端站点置于观测站点内；

步骤二：所述工控机通过采集卡采集电磁场信号与相应的GPS时钟数据，进行初步滤波，通过显示器实时显示电磁场信号的波形，并将这些电磁场信号存储在工控机本机内，同时将电磁场信号压缩后通过传输模块发送到中心站；