[发明专利]基于雷电多元数据寻峰时差算法的雷电定位方法

说明书

技术领域

本申请涉及雷电定位技术领域，尤其涉及一种基于雷电多元数据寻峰时差算法的雷电定位方法。

背景技术

雷电的发生可能会产生诸多的危害，如可能会造成电网输电线路的跳闸，调度中心下达命令,由线路责任区的单位出动大批巡线维护人员,根据人工保护故障测距结果,沿输电线路逐杆排查故障点。雷电频繁区域通常处于山区地区,巡线维护人员翻山越岭,费时费力。对于一些重点线路的故障,可能造成延误送电、减低电网安全稳定水平等严重后果。为提高雷电导致故障的排查效率，减轻雷电带来的后果，人们不断对雷电定位进行研究。

现有雷电定位技术包括磁定向方法、甚低频时间到达法、甚高频干涉仪法和雷声定位法。磁定向法是通过放置南北方向和东西方向的正交环形磁场天线，接收雷电发生产生的电磁波信号，从而判断出雷电发生的方位。这种方法误差较大，对天线的安装要求也比较高，距离越远，误差越大。甚低频时间到达法分为二维与三维两种形式，其原理是利用闪电到达不同测站产生的时间差对闪电位置进行定位，一般配合最小二乘法等优化方法进行误差修正，误差较大。甚高频干涉仪法是利用干涉仪测点雷电辐射的高频电磁波进行定位，其原理是采用若干个足够波程差的天线，当雷电产生的电磁波从不同方向传向天线时，各天线阵子上接收到的信号将产生不同的相位差，通过相位差计算出闪电发生的位置。这种方法的特点是可以同时定位云闪和地闪，并可了解雷电的大致放电过程，但探测距离较短，难以业务化，只可用于科研工作。雷声定位法利用声音在空气中的传播速度与光在空气中的传播速度，观测者在雷电发生后会先看到雷电过程后听到雷声，利用此时间差估算雷电发生位置与观测者间的距离，这种方法仅能用于估算，不能精准定位。

因此，如何提高雷电的精准定位是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本申请提供了一种基于雷电多元数据寻峰时差算法的雷电定位方法，以进行雷电位置的精准计算。

本申请提供了一种基于雷电多元数据自相关时差算法的雷电定位方法，其特征在于，所述方法包括：

对各个监测站监测到的电磁波信号进行去噪预处理；

裁剪出所述各监测站的同步数据；

求取所述同步数据间的寻峰时差t；

根据时差定位方程进行雷电位置计算；其中，

所述时差定位方程为(x,y,z,t)表示辐射源发生的位置及发生时间,(x_i,y_i,z_i)表示第i个观测站的位置，它测到的信号到达时间为t_i，c为大气中电磁波传播速度。

可选的，上述方法中，所述对各个监测站监测到的电磁波信号进行去噪预处理包括：

采用滤波器将所述电磁波信号进行杂波滤除。

可选的，上述方法中，所述对各个监测站监测到的电磁波信号进行去噪预处理包括：

利用50Hz的正弦信号对所述电磁波信号进行拟合，将所述电磁波信号减掉拟合出的正弦信号。

可选的，上述方法中，所述裁剪出所述各监测站的同步数据后还包括：

对所述同步数据进行线性插值处理。

可选的，上述方法中，所述求取所述同步数据间的寻峰时差t具体为：

利用所述同步数据中的幅值和脉冲宽度，分别寻找各监测站的同步数据中电磁波信号的脉冲峰值；

将所述同步数据进行对齐，利用“三角形”匹配法则对所述同步数据进行匹配；

对匹配好的同步数据到达时间进行相减得到寻峰时差t。

可选的，上述方法中，所述根据时差定位方程进行雷电位置计算具体为：

根据时差定位方程，通过Levenberg-Marquardt算法来迭代计算所述雷电位置。

本申请提供的基于雷电多元数据寻峰时差算法的雷电定位方法，通过对各监测站监测到的电磁波信号数据进行去噪预处理，裁剪出其中的同步数据，计算同步数据的寻峰时差，根据时差进行雷电位置的计算，最终获得雷电位置坐标。本申请提供的基于雷电多元数据寻峰时差算法的雷电定位方法计算量小，速度快，灵活性高，定位精度高，在雷电研究领域有很强的实用价值。三维定位算法可以反演雷电发生过程及树状结构，对精细化雷电探测有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。