基于特征匹配的三维闪电定位系统研究
发布时间：2020-12-20 14:13
闪电作为日常生活中最为常见的一种自然现象,在全球范围内普遍存在。闪电的发生对加油站、森林、发电厂等存在安全隐患的场所构成了一定的危害,甚至对人们的安全产生了巨大威胁,因此对闪电的定位研究具有重要意义。目前闪电定位系统存在定位精度不足和由干扰信号引起的误判等问题,导致不能得到更加准确地闪电发生位置,难以解决闪电发生对社会生活构成的威胁。针对上述问题,提出了一种基于特征匹配的三维闪电定位方法。首先,通过构建时差定位模型,分析了Taylor级数展开算法、Chan算法、协同定位算法以及最大似然法几种定位算法存在的优缺点,并对几种算法的性能进行了比较,结果显示,最大似然法比其他定位算法在性能上存在一定的优势,同时,对不同站址布局进行了仿真比较,得出Y型站址布局定位误差较小。然后,由于闪电定位系统授时精度较低,对子站系统的时钟模块进行了设计,通过采用高频压控晶振和时钟驯服方法提高了闪电定位系统的授时精度;中心站则是采用特征匹配法对接收的闪电信号进行匹配处理,去除了单个站点的干扰信号对闪电定位的影响,减少了系统的误报。采用文中系统方案在河北省地区进行了闪电定位实验,子站分别布署在桃城、泊头、定州和威...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
目标源与子站的位置分布
不同布局GDOP分布
由于闪电定位系统是由四个子站共同接收闪电电磁波信号，由于接收的闪电信号中存在干扰信号，对系统的时钟造成了影响，因此系统通过对干扰信号判别和频率偏差值的计算来实现时钟的同步，从而减小系统的误差。其中关于 FPGA 的设计本课题不做详细研究，直接采用 XILINX FPGA 开发板。3.4.1 信号采集模块天线接收到的闪电信号需要对其进行滤波和放大，其中滤波的目的是将非本课题研究的 433MHz 频率以外的信号进行滤除，得到接收到 433MHz 频率段的闪电信号；由于闪电信号在远距离传输中，闪电信号的幅值会衰减，导致 AD 采集器很难采集，因此需对闪电信号进行放大。其滤波与放大电路见图 3-6。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四站时差三维闪电定位精度的仿真研究[J]. 李灿东,李春明,陈士举. 科技风. 2018(19)
[2]利用两次最大似然估计的单站外辐射源时差定位算法[J]. 张玉灵,何俊,朱健东,戴幻尧. 探测与控制学报. 2017(05)
[3]单星无源多普勒定位算法与误差分析[J]. 冒曹鑫. 电子测量技术. 2017(02)
[4]防雷减灾措施及雷电灾害检测预警探讨[J]. 王慧琴. 工程建设与设计. 2016(10)
[5]日本雷电定位系统现状及相关研究进展述评[J]. 田野,傅明利. 高电压技术. 2016(02)
[6]探讨雷电监测预警系统及应用[J]. 戴火云,鹿麟,刘能. 科技与创新. 2015(07)
[7]多站时差定位性能试验评估技术[J]. 李文臣,张政超,李宏,王凌艳,满莹. 系统工程理论与实践. 2015(02)
[8]闪电定位数据共享方法研究[J]. 郝振荣. 科技创新与生产力. 2014(04)
[9]TDOA定位技术和实际应用简介[J]. 俞一鸣,姚远,程学虎. 中国无线电. 2013(11)
[10]基于小波变换的阈值去噪技术研究[J]. 孙晋豪,李凯. 北华航天工业学院学报. 2013(01)
博士论文
[1]雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究[D]. 曾庆锋.南京信息工程大学 2013
[2]雷电回击电磁场建模与探测技术的研究[D]. 李沁.华中科技大学 2013
[3]雷电信号检测方法及相关问题研究[D]. 杜海明.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]雷电定位系统定位算法及精度的研究[D]. 刘思宇.沈阳农业大学 2017
[2]第四代雷电定位系统的应用研究[D]. 孙宇.华北电力大学(北京) 2017
[3]一种低成本雷电定位预警系统的研究[D]. 王奇.南京信息工程大学 2017
[4]雷电监测装置的研究[D]. 韩超.吉林大学 2015
[5]VLF/LF三维全闪定位系统应用研究[D]. 虞敏.南京信息工程大学 2015
[6]基于时差法的无源定位跟踪技术[D]. 陈晶杰.西安电子科技大学 2014
[7]高电压输电线路雷电监测系统研究[D]. 李军.重庆大学 2014
[8]60GHz系统的LOS信道与NLOS信道性能分析[D]. 张鹏.北京邮电大学 2013
[9]基于雷声到达时间差的单站闪电通道三维定位方法研究[D]. 章涵.中国气象科学研究院 2011
[10]多通道高速信号采集与阵列信号预处理技术研究[D]. 李毅.华中科技大学 2011
本文编号：2928007
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
目标源与子站的位置分布
不同布局GDOP分布
由于闪电定位系统是由四个子站共同接收闪电电磁波信号，由于接收的闪电信号中存在干扰信号，对系统的时钟造成了影响，因此系统通过对干扰信号判别和频率偏差值的计算来实现时钟的同步，从而减小系统的误差。其中关于 FPGA 的设计本课题不做详细研究，直接采用 XILINX FPGA 开发板。3.4.1 信号采集模块天线接收到的闪电信号需要对其进行滤波和放大，其中滤波的目的是将非本课题研究的 433MHz 频率以外的信号进行滤除，得到接收到 433MHz 频率段的闪电信号；由于闪电信号在远距离传输中，闪电信号的幅值会衰减，导致 AD 采集器很难采集，因此需对闪电信号进行放大。其滤波与放大电路见图 3-6。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四站时差三维闪电定位精度的仿真研究[J]. 李灿东,李春明,陈士举. 科技风. 2018(19)
[2]利用两次最大似然估计的单站外辐射源时差定位算法[J]. 张玉灵,何俊,朱健东,戴幻尧. 探测与控制学报. 2017(05)
[3]单星无源多普勒定位算法与误差分析[J]. 冒曹鑫. 电子测量技术. 2017(02)
[4]防雷减灾措施及雷电灾害检测预警探讨[J]. 王慧琴. 工程建设与设计. 2016(10)
[5]日本雷电定位系统现状及相关研究进展述评[J]. 田野,傅明利. 高电压技术. 2016(02)
[6]探讨雷电监测预警系统及应用[J]. 戴火云,鹿麟,刘能. 科技与创新. 2015(07)
[7]多站时差定位性能试验评估技术[J]. 李文臣,张政超,李宏,王凌艳,满莹. 系统工程理论与实践. 2015(02)
[8]闪电定位数据共享方法研究[J]. 郝振荣. 科技创新与生产力. 2014(04)
[9]TDOA定位技术和实际应用简介[J]. 俞一鸣,姚远,程学虎. 中国无线电. 2013(11)
[10]基于小波变换的阈值去噪技术研究[J]. 孙晋豪,李凯. 北华航天工业学院学报. 2013(01)
博士论文
[1]雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究[D]. 曾庆锋.南京信息工程大学 2013
[2]雷电回击电磁场建模与探测技术的研究[D]. 李沁.华中科技大学 2013
[3]雷电信号检测方法及相关问题研究[D]. 杜海明.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]雷电定位系统定位算法及精度的研究[D]. 刘思宇.沈阳农业大学 2017
[2]第四代雷电定位系统的应用研究[D]. 孙宇.华北电力大学(北京) 2017
[3]一种低成本雷电定位预警系统的研究[D]. 王奇.南京信息工程大学 2017
[4]雷电监测装置的研究[D]. 韩超.吉林大学 2015
[5]VLF/LF三维全闪定位系统应用研究[D]. 虞敏.南京信息工程大学 2015
[6]基于时差法的无源定位跟踪技术[D]. 陈晶杰.西安电子科技大学 2014
[7]高电压输电线路雷电监测系统研究[D]. 李军.重庆大学 2014
[8]60GHz系统的LOS信道与NLOS信道性能分析[D]. 张鹏.北京邮电大学 2013
[9]基于雷声到达时间差的单站闪电通道三维定位方法研究[D]. 章涵.中国气象科学研究院 2011
[10]多通道高速信号采集与阵列信号预处理技术研究[D]. 李毅.华中科技大学 2011
本文编号：2928007
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