[发明专利]一种基于三维大气电场仪的雷暴云移动路径跟踪方法

权利要求书

1.一种基于三维大气电场仪的雷暴云移动路径跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据镜像法理论，建立跟踪雷暴云移动路径的空间模型，并定义雷暴云方位的动态参数；

(2)利用雷暴云在三维大气电场仪处的电位分布公式，得到三维电场分量，求得雷暴云点S_T随时间T变化的球坐标；

(3)定义雷暴云随时间T变化的动态坐标的集合P，并将雷暴云所在方位与时间点进行关联，实现雷暴云移动路径跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维大气电场仪的雷暴云移动路径跟踪方法，其特征在于，所述步骤(1)的实现过程如下：

以N点为坐标原点，建立三维直角坐标系，其中：N(0,0,0)为三维大气电场仪所在位置，S_T(x_T,y_T,z_T)为雷暴云点S_T随时间T而变化的动态位置，S_T'(x_T,y_T,0)为S_T在x0y平面上的投影；h表示大气电场仪自身高度与其所在位置的海拔之和；雷暴云点S_T的动态水平偏角和俯仰角分别为α_T，β_T,且R_T为雷暴云点S_T到电场仪N的实时距离；在电场仪N处，测得雷暴云点S_T的实时电场强度为E_T。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维大气电场仪的雷暴云移动路径跟踪方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：

(21)根据镜像法中感应电荷与镜像电荷相等理论，将雷暴云区域看做一个点电荷q，得到雷暴云点S_T在三维大气电场仪N处的实时电位分布为：

其中，q'为点电荷q的镜像电荷，ε₁、ε₂分别为空气和三维大气电场仪N所在地面的介电常数；

(22)由于大气电场仪N点测得的雷暴云电场强度E_T，是一种三维矢量，可对E_T进行正交分解，得到：

E_T＝E_X,T+E_Y,T+E_Z,T

其中，E_X,T、E_Y,T、E_Z,T分别为电场仪N测得x轴，y轴，z轴方向上的雷暴云实时电场强度，且两两互相垂直；

(23)求雷暴云点S_T随时间T变化的球坐标(R_T',α_T',β_T')为：

其中，R_T'为雷暴云S_T到电场仪N的距离R_T的反演值，α_T'，β_T'分别为雷暴云动态水平偏角α_T，俯仰角β_T的反演值；当电荷量q、介电常数ε₁，ε₂已知时，实时雷暴云坐标(R_T',α_T',β_T')仅与三维电场矢量E_X,T、E_Y,T、E_Z,T有关。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维大气电场仪的雷暴云移动路径跟踪方法，其特征在于，步骤(3)所述的雷暴云随时间T变化的动态坐标的集合P为：

其中，T₁，T₂到T_n分别指第1、2...n个时间点，且与时间点T₁，T₂...T_n对应的雷暴云坐标分别为