中国科学院电工研究所王佳权获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院电工研究所申请的专利基于甚低频电磁脉冲信号的超远距闪电定位方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115754487B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211313262.4,技术领域涉及:G01R29/08;该发明授权基于甚低频电磁脉冲信号的超远距闪电定位方法及系统是由王佳权;周晓;肖芳;宋佳军;苑尚博;马启明设计研发完成,并于2022-10-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于甚低频电磁脉冲信号的超远距闪电定位方法及系统在说明书摘要公布了:本发明属于闪电探测领域,具体涉及了一种基于甚低频电磁脉冲信号的超远距闪电定位方法及系统,旨在解决现有的三维闪电定位方法定位无法满足远距离闪电监测需求的问题。本发明包括:实时获取各探测站的闪电电磁脉冲数据并进行时间窗筛选;通过信号互相关方法进行二次匹配;基于二次匹配的数据计算闪电初始位置;以闪电初始位置为中心,通过非线性最小二乘算法迭代寻优,获得误差优化后的闪电位置;若两个位置的距离小于设定误差,则以优化后的闪电位置为定位的闪电位置。本发明可实现数千公里范围的闪电活动实时高精度探测,探测网内定位精度为2‑10km,探测网外定位精度可优于信号传播距离的1%,探测网内闪电的探测效率高于60%,最远探测距离可达8000km以上。
本发明授权基于甚低频电磁脉冲信号的超远距闪电定位方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于甚低频电磁脉冲信号的超远距闪电定位方法,其特征在于,所述定位方法包括: 步骤S10,实时获取各探测站的闪电电磁脉冲数据,并结合探测时间差对采集的数据进行时间窗筛选,获得初筛同源闪电电磁脉冲数据; 步骤S20,通过信号互相关方法进行二次匹配,以时间相邻的两个初筛同源闪电电磁脉冲数据的相关性高于设定阈值的初筛闪电电磁脉冲数据,作为二筛同源闪电电磁脉冲数据; 步骤S30,基于所述二筛同源闪电电磁脉冲数据,通过球面三角信号到达时间差定位方法,计算闪电初始位置,包括: 步骤S31,将闪电L沿路径与分别传播到探测设备与的传播距离归一化,并构建闪电信号传播的距离差与传播时间的关系式: ; 其中,为闪电L沿路径传播到探测设备的时间,为闪电L沿路径传播到探测设备的时间,c为闪电电磁脉冲信号传播速度,为地球半径; 步骤S32,通过球面三角余弦定理对所述关系式两边求余弦: ; 其中,; 联立探测设备与针对闪电L的时差方程;所述探测设备与针对闪电L的时差方程为: ; 其中,未知量为闪电与探测设备的距离及方位角,为探测设备与的距离,为闪电与探测设备相对于地理正北的方位角,为探测设备相对于探测设备的方位角,为闪电L和探测设备形成的边与探测设备与形成的边的夹角,为闪电L相对于探测设备的方位角; 步骤S33,对设定数量的探测设备,通过步骤S31-步骤S32对应的方法,分别联立探测设备与组之外的任两个探测设备组针对闪电L的时差方程; 步骤S34,求解所述时差方程的组合,获得闪电初始位置; 步骤S40,以所述闪电初始位置为中心,通过非线性最小二乘算法迭代寻优,直至收敛精度低于设定阈值或达到最大迭代次数,获得误差优化后的闪电位置; 步骤S50,若所述闪电初始位置和所述误差优化后的闪电位置的距离小于设定误差,则所述误差优化后的闪电位置为定位的闪电位置。
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