[发明专利]基于雷电电磁信号识别技术的雷声定位系统自动触发方法

说明书

本发明公开了一种基于雷电电磁信号识别技术的雷声定位系统自动触发方法，该方法包括如下步骤：1：对原始输入的雷电波形信号进行信号预处理；2：对信号预处理后的每帧雷电波形信号采用实时自适应门限检测法设定门限阈值进行时域有效段信号识别，如果没有超过设定门限阈值，则判断为干扰信号，反之，则进入3；3：对信号预处理后的每帧雷电波形信号进行频域有效信号识别，计算信号预处理后的每帧雷电波形信号在不同频段内是否存在有效信号，如果在所有频段内的相同位置段均存在被识别的脉冲信号，则判断为存在雷电电磁信号，否则判断为干扰信号。本发明满足了雷声定位系统实时性和智能化的要求。

技术领域

本发明属于雷电监测技术领域，具体涉及一种基于雷电电磁信号识别技术的雷声定位系统自动触发方法。

技术背景

雷电是大气中发生的剧烈放电现象，其瞬间释放的巨大能量会产生强烈的声、光、电、磁信号，针对这些信号的实时探测及分析处理能够实现对雷电发生发展过程以及接地点位置的监测。雷声定位方法及系统是雷电监测领域的重要核心方向之一，雷电发生时闪电通道的迅速膨胀会产生强大的冲击波，它在大气中传播的同时减弱退化为声波，最终形成了雷声。为了研究雷电的发生发展物理过程、确定雷电的发生位置以及分析雷击事故成因，基于雷声信号定位雷声声源位置的新型雷声定位系统得到了不断的发展。

现有的雷声定位系统技术方案是通过包含多个传声器的阵列同时探测雷电产生的雷声信号，通过到达时间差法或者波束形成算法来确定雷声信号的方向射线信息，同时结合雷声信号与雷电电磁信号的时间差获取雷电的距离信息，最终定位雷声声源的位置。这是一套完整的适用于科研分析的雷声定位系统及方法，但是，现有方法在进行雷声信号与雷电电磁信号时间差计算过程中，需要确定雷电电磁信号的到达时间，在现有的定位系统及方法中并没有明确给出具体的实现方法，其次，现有系统在信号探测采集过程中依赖于人工干预或者光学观测设备的触发信号来启动系统的采集以及定位算法，无法实现系统的全自动运行导致其实用性不强。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种基于雷电电磁信号识别技术的雷声定位系统自动触发方法，该方法不仅能够实现了雷声定位系统的实时自动探测采集，还解决了系统定位算法的自动触发运行，满足了雷声定位系统实时性和智能化的要求。

为实现此目的，本发明所设计的基于雷电电磁信号识别技术的雷声定位系统自动触发方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：对原始输入的雷电波形信号进行信号预处理，所述信号预处理包括滤波以及分帧预处理；

步骤2：对信号预处理后的每帧雷电波形信号采用实时自适应门限检测法设定门限阈值进行时域有效段信号识别，如果没有超过设定门限阈值，则判断为干扰信号，反之，则进入步骤3；

步骤3：对信号预处理后的每帧雷电波形信号进行频域有效信号识别，计算信号预处理后的每帧雷电波形信号在不同频段内是否存在有效信号，如果在所有频段内的相同位置段均存在被识别的脉冲信号，则判断为存在雷电电磁信号，否则判断为干扰信号。

本发明的有益效果是：

1、通过对原始雷电信号进行高通滤波处理，可以排除环境中低频信号的影响，留下了包含雷电电磁信号的雷电原始信号；

2、在进行雷电电磁信号有效信号段识别时，采用自适应的门限检测方法，针对不同帧的原始雷电信号给出合适的门限阈值，能够更加有效地提取雷电电磁脉冲信号；

3、相比于其它干扰信号，雷电电磁信号在频域上能够覆盖整个频段，故通过对原始雷电信号不同频段内的有效信号存在概率及分布可以明显地区分出雷电电磁信号与其他干扰信号。

4、通过对雷电电磁信号的识别和发生时间点的获取，将守株待兔式的雷声定位系统观测方式转变为了无人值守式的系统自动触发方式，为雷声定位系统的产品化提供了有力的保障。

附图说明