[发明专利]机载闪电探测系统

权利要求书

1.一种机载闪电探测系统，其特征在于：包括用于获取空间闪电辐射源的垂直电场信号、水平电场信号的垂直天线和水平天线，将电场信号变为电压的积分电路，对所积分出的电压信号进行杂波信号滤除完成辐射信号的波形识别、匹配、并进行信号放大的高通放大电路，对高通放大电路输出的信号进行采样、并将模似信号转换为数字信号的采样模数转化电路，和用于获取闪电辐射源的闪电方向信息的无线电定位天线，以及结合数字信号和闪电方向信息进行闪电辐射源距离计算的嵌入式Linux系统。

2.根据权利要求1所述的一种机载闪电探测系统，其特征在于：还包括对雷暴进行探测的天气雷达。

3.根据权利要求2所述的一种机载闪电探测系统，其特征在于：所述嵌入式Linux系统基于电场测量的E-E方法对数字信号进行闪电辐射源距离进行计算，即辐射源与观测点的距离计算。

4.根据权利要求3所述的一种机载闪电探测系统，其特征在于：所述电场测量的E-E方法的具体步骤为：

步骤1.根据场叠加原理，将任意取向的辐射偶极子P从空间坐标分解为水平左右分量P_x、水平前后分量P_y和垂直分量P_z三个方向的投影，公式如下：

其中，为辐射源与接收器的空间夹角；

步骤2.根据辐射偶极子P的P_x，P_y，和P_z三个方向的投影，再将P_x，P_y和P_z投影分别产生的电场进行空间坐标系的投影，投影后得到辐射偶极子P电场的分量；

步骤3.基于辐射偶极子P电场的分量得到辐射偶极子电场分量的垂直和水平值的平方关系；

步骤4.基于辐射偶极子电场分量的垂直和水平值的平方关系得到闪电辐射源距离。

5.根据权利要求4所述的一种机载闪电探测系统，其特征在于：所述步骤2中，辐射偶极子P电场的分量的具体计算公式为：

针对垂直分量P_z，计算得到电场分量和其中，表示垂直天线接收到的辐射偶极子垂直分量P_z产生的水平左右的电场分量，表示垂直天线接收到的辐射偶极子垂直分量P_z产生的水平前后的电场分量，表示垂直天线接收到的是辐射偶极子垂直分量P_z产生的垂直的电场分量，公式为：

针对水平分量P_x，计算得到电场分量和其中，表示水平天线接收到的辐射偶极子水平左右分量P_x产生的水平左右的电场分量，表示水平天线接收到的辐射偶极子水平左右分量P_x产生的水平前后的电场分量，表示水平天线接收到的是辐射偶极子水平左右分量P_x产生的垂直的电场分量，公式为：

针对水平分量P_z，计算得到电场分量和其中，表示水平天线接收到的辐射偶极子水平前后分量P_y产生的水平左右的电场分量，表示水平天线接收到的辐射偶极子水平前后分量P_y产生的水平前后的电场分量，表示水平天线接收到的是辐射偶极子水平前后分量P_y产生的垂直的电场分量，公式为：

其中，k为波数，R为探测点与辐射点的距离，即闪电辐射源距离，R₁为探测点与辐射的垂直距离，ε₀为天线板真空介电常数，为辐射偶极子分量产生的场强与探测点的空间夹角，ψ₀为给定的常量，D₁、D₁₀、D₂、D₂₀、D₃、D₃₀、D₄、D₄₀都为中间量，为复指数形式，中的i中的复数。