[发明专利]用于闪电先导辐射的信号不规则度分析方法

说明书

本发明公开了用于闪电先导辐射的信号不规则度分析方法，涉及闪电信号处理领域，S1获取电场信号；S2电场信号分为多段，计算电场信号的平均样本熵值；S3多段电场信号分为三个区域，采用样本熵量化三个区域先导辐射的不规则度并进行分类；S4分类数据与闪电定位数据对比形成分析数据库；S5获取实时电场信号，计算电场信号平均样本熵值，预测闪电先导不规则辐射的发展特征；引入信号样本熵量化闪电先导辐射电场信号的不规则度，根据不规则度数值大小以及变化特征进行分类并建立分析数据库，能够实现在实验设备不充足的情况下仅仅采用闪电电场数据就能分析和预测闪电先导不规则辐射的发展特征。

技术领域

本发明涉及闪电信号处理领域，尤其涉及一种用于闪电先导辐射的信号不规则度分析方法。

背景技术

闪电是严重的主要自然灾害之一，可引起森林和油库火灾、造成供电及通讯信息系统故障或损坏，对航天航空、矿山及一些重要而敏感的高技术装备等具有重大威胁。八十年代以后，闪电引起的危害显著增加，特别是与高新技术关系密切的领域，如航空航天、国防、通讯、电力、计算机、电子工业等由于广泛应用对闪电电磁干扰极为敏感的大规模及超大规模集成电路致使遭雷击的几率大大增加；据保守估计，我国每年因雷害造成的直接经济损失超过数亿元，而由此造成的间接经济损失和影响难以估计，所以闪电的传输特征，例如闪电先导的不规则辐射特征的研究显得格外重要。

在研究先导辐射的不规则脉冲簇事件(Chaotic Pulse Trains,CPT)时，研究者们通常会对信号的功率谱密度进行研究，但是功率谱密度表征是一种全局的量，无法充分起到表征信号不规则程度的变化。信号不规则度的变化可能对应闪电先导不同的发展特征。目前具有不规则辐射特征先导的发展特征的研究还存在很多问题，对于不规则信号的不规则度还没有一个统一衡量标准，信号的不规则程度的量化方案以及其对应的闪电先导发展时空特征研究都需要采用新的技术去解决。

熵表示一种混沌程度，是内部无序结构的总量，从物理学的角度看，可以表征体系的不稳定度。熵值越大表示序列越随机或者越不规则，熵值越小表示序列中信号越规则。熵作为处理复杂信号的工具，首次由Clausius提出并用于表征杂乱信号，随后近似熵，样本熵先后用于时间序列分析中。由于近似熵需要对自身数据段进行比较，依赖数据长度，所以可以采用样本熵量化闪电信号的不规则度。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种用于闪电先导辐射的信号不规则度分析方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

用于闪电先导辐射的信号不规则度分析方法，包括：

S1、获取已发生闪电的先导辐射电场信号；

S2、电场信号按照时间平均分为多段，并计算每段电场信号的平均信号样本熵值；

S3、将多段电场信号按照时间分为三个区域，分别为闪电发展的前中后三个时期，采用闪电信号的信号样本熵值量化三个区域先导辐射的不规则度并进行分类得到分类数据；

S4、将分类数据与对应已发生的闪电光学或三维定位数据进行对比形成分析数据库；

S5、监测获取实时电场信号，并计算电场信号的样本熵值，根据分析数据库预测闪电先导不规则辐射的发展特征。

本发明的有益效果在于：引入信号样本熵量化闪电先导辐射电场信号的不规则度，根据不规则度数值大小以及变化特征进行分类并建立分析数据库，能够实现在实验设备不充足的情况下仅仅采用闪电电场数据就能分析和预测闪电先导不规则辐射的发展特征。

附图说明

图1是本发明用于闪电先导辐射的信号不规则度分析方法的流程图。

具体实施方式