[发明专利]一种VLF/LF频段地闪雷电探测定位系统

权利要求书

1.一种VLF/LF频段地闪雷电探测定位系统，其特征在于，该系统包括一个中心处理站和多个位于不同位置的探测处理子站；不同的探测处理子站以及中心处理站都通过无线或有线方式接入广域网形成一个联合的系统；

各个探测处理子站用于完成GPS/北斗卫星授时和时钟同步、系统通道群时延计算、地闪雷电信号的接收和同步采集、通道幅度不一致性校准、地闪雷电检测和信号波达方向估计，然后将获得的实时地闪雷电波形数据、测向角度信息、系统状态参量信息和时间标记信息进行组帧后，构成地闪雷电信号波形数据文件，通过广域网将该数据文件上传到中心处理站；

中心处理站通过广域网实现对各个探测处理子站工作状态的远程监控；中心处理站还用于接收各个探测处理子站上传的数据文件，并根据同一时段各个探测处理子站的地闪雷电信号波形数据文件计算同一个地闪雷电信号到达任意两个探测处理子站的时间差，再使用各个探测处理子站对应于同一地闪雷电信号的波达方向信息和到达时间差信息计算出地闪雷电辐射源的平面坐标位置。

2.根据权利要求1所述的一种VLF/LF频段地闪雷电探测定位系统，其特征在于，每个探测处理子站均至少包括以下单元：时间频率单元(101)，VLF/LF频段超宽带接收天线单元(102)、VLF/LF频段多通道接收和同步采集单元(103)、探测处理子站数字处理子系统(104)和探测处理子站嵌入式控制器(105)；

VLF/LF频段超宽带接收天线单元(102)用于接收地闪雷电信号和GPS/北斗卫星信号，将地闪雷电信号提供给VLF/LF频段多通道接收和同步采集单元(103)，将GPS/北斗卫星信号提供给时间频率单元(101)；

时间频率单元(101)对接收的GPS/北斗卫星信号进行解析，得到标准秒脉冲信号和UTC信息，并提供给探测处理子站数字处理子系统(104)；还对本地时钟信号进行同步处理，将同步时钟信号分别提供给VLF/LF频段多通道接收和同步采集单元(103)和探测处理子站数字处理子系统(104)；

VLF/LF频段多通道接收和同步采集单元(103)根据同步时钟信号对接收到的地闪雷电信号进行同步采样和量化处理，得到地闪雷电数字信号送入探测处理子站数字处理子系统(104)；

探测处理子站数字处理子系统(104)对输入的地闪雷电数字信号进行数字处理，得到地闪雷电波形数据文件，缓存于探测处理子站嵌入式控制器(105)中；

探测处理子站嵌入式控制器(105)将存储于本地硬盘中的地闪雷电波形数据文件以文件传输协议(FTP)方式上传至中心处理站。

3.根据权利要求1所述的一种VLF/LF频段地闪雷电探测定位系统，其特征在于，中心处理站至少包括路由器(201)、防火墙(202)、通信与监控服务器(203)、交换机(204)、地闪雷电数据库(205)、TDOA计算服务器(206)和地闪雷电定位解算服务器(207)；

通信与监控服务器(203)通过路由器(201)和防火墙(202)接收各探测处理子站提供的地闪雷电信号波形数据文件，解析得到地闪雷电探测数据，该地闪雷电探测数据包括带有时间标记信息的地闪雷电波形数据和DOA数据，并通过交换机(204)提供给地闪雷电数据库(205)进行分类存储，通信与监控服务器(203)还用于完成对各个探测处理子站工作状态的远程监控；

TDOA计算服务器(206)通过交换机(204)访问地闪雷电数据库(205)，得到带有时间标记信息的地闪雷电波形数据，然后计算地闪雷电信号到达任意两个探测处理子站的时间差，得到TDOA数据，并将TDOA数据重新存放到地闪雷电数据库(205)中；

地闪雷电定位解算服务器(207)通过交换机(204)访问地闪雷电数据库(205)，读取其中的DOA和TDOA数据，根据所读取的数据计算得到地闪雷电发生点或空间区域的二维平面坐标。