發(fā)布時間：2020-12-04 05:07

　　星地閃電探測系統(tǒng)的發(fā)展與進步極大豐富了閃電研究與應(yīng)用的手段。風云四號A星（Fengyun-4A,FY-4A）閃電成像儀（Lightning Mapping Imager,LMI）在軌運行期間,需要地基高精度的同步閃電觀測資料來評估其探測性能。本文基于南京信息工程大學于2018年在南京和昆明地區(qū)搭建的低頻磁場閃電探測系統(tǒng),在建立閃電輻射源三維定位算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合地基同步組網(wǎng)閃電觀測數(shù)據(jù),初步評估了LMI對閃電的探測性能。同時,為衛(wèi)星閃電基數(shù)據(jù)預(yù)處理提供了一套高效通用的虛假信號濾除算法。得到主要的研究成果如下:（1）在地基閃電三維定位方面,基于南京7站低頻磁天線的閃電同步觀測數(shù)據(jù),建立了一套基于波形互相關(guān)方法的閃電輻射源三維定位算法。采用蒙特卡洛方法和同步的雷達、衛(wèi)星云頂亮溫資料初步檢驗了該系統(tǒng)的探測性能。在系統(tǒng)的測時誤差水平下,探測網(wǎng)內(nèi)的水平定位誤差小于150 m;閃電輻射源二維平面位置與低云頂亮溫區(qū)、強雷達回波區(qū)有很好的對應(yīng);從一次云閃和地閃的定位結(jié)果中發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)對閃電三維發(fā)展通道及放電過程有較高的解析能力。通過比較波形互相關(guān)法和其他6種時間差方法間的差異,探測網(wǎng)內(nèi)最大斜率法與互相... 

【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地基閃電定位系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
        1.2.2 衛(wèi)星閃電探測技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
        1.2.3 衛(wèi)星閃電數(shù)據(jù)預(yù)處理及星地閃電數(shù)據(jù)綜合對比應(yīng)用的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
    1.3 本論文的主要研究內(nèi)容
第二章 基于時差法的低頻磁場閃電輻射源定位
    2.1 南京地區(qū)閃電低頻磁場探測實驗系統(tǒng)
    2.2 閃電時間差三維定位算法
        2.2.1 波形互相關(guān)技術(shù)求解到達時間差
        2.2.2 最優(yōu)化方法計算閃電同步脈沖輻射源三維空間位置
    2.3 閃電低頻磁場探測系統(tǒng)定位誤差的蒙特卡洛模擬
        2.3.1 模擬參數(shù)設(shè)置
        2.3.2 模擬結(jié)果
    2.4 閃電低頻磁場探測系統(tǒng)定位結(jié)果與云頂亮溫的對比
    2.5 閃電低頻磁場探測系統(tǒng)定位結(jié)果與雷達回波的對比
    2.6 閃電個例的定位結(jié)果
        2.6.1 云閃
        2.6.2 多回擊地閃
    2.7 小結(jié)
第三章 多種時間差計算方法對地閃回擊定位結(jié)果的影響
    3.1 時間差計算方法的定義
    3.2 其他6種時間差計算方法與波形互相關(guān)方法計算結(jié)果的差異
    3.3 其他6種時間差計算方法與波形互相關(guān)方法在定位結(jié)果上的差異
    3.4 不同時間差計算方法定位結(jié)果差異的蒙特卡洛模擬
    3.5 小結(jié)
第四章 FY-4A閃電成像儀L0 級數(shù)據(jù)中虛假信號的濾除
    4.1 傳統(tǒng)虛假信號濾除算法
    4.2 基于貝葉斯推斷的虛假信號濾除算法
    4.3 算法結(jié)果分析
        4.3.1 濾除孤立事件后的結(jié)果
        4.3.2 貝葉斯概率推斷對濾除結(jié)果的改善
        4.3.3 信號再判斷方法
    4.4 濾除算法有效性驗證
        4.4.1 算法通用性的初步驗證
        4.4.2 濾除結(jié)果的初步驗證
    4.5 小結(jié)
第五章 星地閃電探測資料在部分中國區(qū)域的對比分析
    5.1 FY-4A閃電成像儀與地基閃電定位網(wǎng)在昆明地區(qū)探測性能差異
        5.1.1 LMI組和LLS閃擊
        5.1.2 LMI和 LLS的閃電
    5.2 FY-4A閃電成像儀與地基閃電定位網(wǎng)在南京地區(qū)探測性能差異
        5.2.1 LMI組和LLS閃擊
        5.2.2 LMI和 LLS的閃電
    5.3 閃電云頂光輻射特征的模擬
        5.3.1 閃電光輻射傳輸模型
        5.3.2 閃電光源強度對云頂光輻射亮度和光斑區(qū)域大小的影響
        5.3.3 閃電光源在云中位置對云頂光輻射亮度和光斑區(qū)域大小的影響
        5.3.4 雷暴云光學厚度對云頂光輻射亮度和光斑區(qū)域大小的影響
        5.3.5 觀測區(qū)域?qū)υ祈敼廨椛淞炼群凸獍邊^(qū)域大小的影響
    5.4 衛(wèi)星閃電地理定位影響因素
        5.4.1 云高對衛(wèi)星閃電定位位置偏差的影響
        5.4.2 衛(wèi)星姿態(tài)角變化對衛(wèi)星閃電定位的影響
    5.5 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要研究結(jié)果
        6.1.1 時間差低頻磁場閃電輻射源定位算法及其性能
        6.1.2 衛(wèi)星閃電探測中虛假信號濾除算法
        6.1.3 FY-4A閃電成像儀在昆明及南京地區(qū)探測性能初步評價
    6.2 論文的創(chuàng)新點
    6.3 存在的不足及未來工作展望
        6.3.1 存在的不足
        6.3.2 未來研究展望
參考文獻
作者簡介
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]低頻電場變化探測陣列建設(shè)及其初步運行結(jié)果[J]. 史東東,鄭棟,張陽,張義軍,黃治鋼,呂偉濤,陳紹東,顏旭.  中國科學:地球科學. 2018(01)
[2]WWLLN與江蘇省ADTD閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)的對比分析[J]. 崔遜,高金閣,樊榮.  大氣科學學報. 2016(02)
[3]風云四號靜止衛(wèi)星閃電成像儀監(jiān)測原理和產(chǎn)品算法研究進展[J]. 曹冬杰.  氣象科技進展. 2016(01)
[4]閃電VHF輻射源三維定位網(wǎng)絡(luò)測量精度的實驗研究[J]. 張廣庶,李亞珺,王彥輝,張彤,武斌,劉妍秀.  中國科學:地球科學. 2015(10)
[5]靜止衛(wèi)星閃電探測中的虛假信號濾除[J]. 惠雯,黃富祥,郭強.  氣象科技. 2015(05)
[6]北京閃電綜合探測網(wǎng)(BLNET):網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成與初步定位結(jié)果[J]. 王宇,郄秀書,王東方,劉明遠,蘇德斌,沈永海,武智君,劉冬霞,孫竹玲.  大氣科學. 2015(03)
[7]閃電氣象學研究進展[J]. 郄秀書,劉冬霞,孫竹玲.  氣象學報. 2014(05)
[8]地形地表的不規(guī)則起伏對雷電電磁場傳輸?shù)挠绊慬J]. 張其林,張源源,李東帥,樊艷峰,高金閣.  氣象學報. 2013(02)
[9]基于蒙特卡羅方法的衛(wèi)星光學波段閃電輻射觀測模擬[J]. 胡麗琴,黃富祥.  光學學報. 2012(11)
[10]基于VHF輻射源短基線定位系統(tǒng)對閃電放電過程的研究[J]. 曹冬杰,郄秀書,段樹,宣越建,王東方.  物理學報. 2012(06)

博士論文
[1]靜止衛(wèi)星閃電成像儀數(shù)據(jù)預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 楊瑩.吉林大學 2012

碩士論文
[1]靜止衛(wèi)星閃電成像儀數(shù)據(jù)信號模擬及其濾波方法研究[D]. 蘇剛.吉林大學 2013



本文編號：2897058