基于特征匹配的三維閃電定位系統(tǒng)研究
發(fā)布時間：2020-12-20 14:13
閃電作為日常生活中最為常見的一種自然現(xiàn)象,在全球范圍內(nèi)普遍存在。閃電的發(fā)生對加油站、森林、發(fā)電廠等存在安全隱患的場所構(gòu)成了一定的危害,甚至對人們的安全產(chǎn)生了巨大威脅,因此對閃電的定位研究具有重要意義。目前閃電定位系統(tǒng)存在定位精度不足和由干擾信號引起的誤判等問題,導致不能得到更加準確地閃電發(fā)生位置,難以解決閃電發(fā)生對社會生活構(gòu)成的威脅。針對上述問題,提出了一種基于特征匹配的三維閃電定位方法。首先,通過構(gòu)建時差定位模型,分析了Taylor級數(shù)展開算法、Chan算法、協(xié)同定位算法以及最大似然法幾種定位算法存在的優(yōu)缺點,并對幾種算法的性能進行了比較,結(jié)果顯示,最大似然法比其他定位算法在性能上存在一定的優(yōu)勢,同時,對不同站址布局進行了仿真比較,得出Y型站址布局定位誤差較小。然后,由于閃電定位系統(tǒng)授時精度較低,對子站系統(tǒng)的時鐘模塊進行了設計,通過采用高頻壓控晶振和時鐘馴服方法提高了閃電定位系統(tǒng)的授時精度;中心站則是采用特征匹配法對接收的閃電信號進行匹配處理,去除了單個站點的干擾信號對閃電定位的影響,減少了系統(tǒng)的誤報。采用文中系統(tǒng)方案在河北省地區(qū)進行了閃電定位實驗,子站分別布署在桃城、泊頭、定州和威...
【文章來源】：河北科技大學河北省
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
目標源與子站的位置分布
不同布局GDOP分布
由于閃電定位系統(tǒng)是由四個子站共同接收閃電電磁波信號，由于接收的閃電信號中存在干擾信號，對系統(tǒng)的時鐘造成了影響，因此系統(tǒng)通過對干擾信號判別和頻率偏差值的計算來實現(xiàn)時鐘的同步，從而減小系統(tǒng)的誤差。其中關于 FPGA 的設計本課題不做詳細研究，直接采用 XILINX FPGA 開發(fā)板。3.4.1 信號采集模塊天線接收到的閃電信號需要對其進行濾波和放大，其中濾波的目的是將非本課題研究的 433MHz 頻率以外的信號進行濾除，得到接收到 433MHz 頻率段的閃電信號；由于閃電信號在遠距離傳輸中，閃電信號的幅值會衰減，導致 AD 采集器很難采集，因此需對閃電信號進行放大。其濾波與放大電路見圖 3-6。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]四站時差三維閃電定位精度的仿真研究[J]. 李燦東,李春明,陳士舉. 科技風. 2018(19)
[2]利用兩次最大似然估計的單站外輻射源時差定位算法[J]. 張玉靈,何俊,朱健東,戴幻堯. 探測與控制學報. 2017(05)
[3]單星無源多普勒定位算法與誤差分析[J]. 冒曹鑫. 電子測量技術. 2017(02)
[4]防雷減災措施及雷電災害檢測預警探討[J]. 王慧琴. 工程建設與設計. 2016(10)
[5]日本雷電定位系統(tǒng)現(xiàn)狀及相關研究進展述評[J]. 田野,傅明利. 高電壓技術. 2016(02)
[6]探討雷電監(jiān)測預警系統(tǒng)及應用[J]. 戴火云,鹿麟,劉能. 科技與創(chuàng)新. 2015(07)
[7]多站時差定位性能試驗評估技術[J]. 李文臣,張政超,李宏,王凌艷,滿瑩. 系統(tǒng)工程理論與實踐. 2015(02)
[8]閃電定位數(shù)據(jù)共享方法研究[J]. 郝振榮. 科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力. 2014(04)
[9]TDOA定位技術和實際應用簡介[J]. 俞一鳴,姚遠,程學虎. 中國無線電. 2013(11)
[10]基于小波變換的閾值去噪技術研究[J]. 孫晉豪,李凱. 北華航天工業(yè)學院學報. 2013(01)
博士論文
[1]雷暴云地面電場特征和基于多源觀測資料的雷電預警研究[D]. 曾慶鋒.南京信息工程大學 2013
[2]雷電回擊電磁場建模與探測技術的研究[D]. 李沁.華中科技大學 2013
[3]雷電信號檢測方法及相關問題研究[D]. 杜海明.華中科技大學 2012
碩士論文
[1]雷電定位系統(tǒng)定位算法及精度的研究[D]. 劉思宇.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2017
[2]第四代雷電定位系統(tǒng)的應用研究[D]. 孫宇.華北電力大學(北京) 2017
[3]一種低成本雷電定位預警系統(tǒng)的研究[D]. 王奇.南京信息工程大學 2017
[4]雷電監(jiān)測裝置的研究[D]. 韓超.吉林大學 2015
[5]VLF/LF三維全閃定位系統(tǒng)應用研究[D]. 虞敏.南京信息工程大學 2015
[6]基于時差法的無源定位跟蹤技術[D]. 陳晶杰.西安電子科技大學 2014
[7]高電壓輸電線路雷電監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 李軍.重慶大學 2014
[8]60GHz系統(tǒng)的LOS信道與NLOS信道性能分析[D]. 張鵬.北京郵電大學 2013
[9]基于雷聲到達時間差的單站閃電通道三維定位方法研究[D]. 章涵.中國氣象科學研究院 2011
[10]多通道高速信號采集與陣列信號預處理技術研究[D]. 李毅.華中科技大學 2011
本文編號：2928007
【文章來源】：河北科技大學河北省
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
目標源與子站的位置分布
不同布局GDOP分布
由于閃電定位系統(tǒng)是由四個子站共同接收閃電電磁波信號，由于接收的閃電信號中存在干擾信號，對系統(tǒng)的時鐘造成了影響，因此系統(tǒng)通過對干擾信號判別和頻率偏差值的計算來實現(xiàn)時鐘的同步，從而減小系統(tǒng)的誤差。其中關于 FPGA 的設計本課題不做詳細研究，直接采用 XILINX FPGA 開發(fā)板。3.4.1 信號采集模塊天線接收到的閃電信號需要對其進行濾波和放大，其中濾波的目的是將非本課題研究的 433MHz 頻率以外的信號進行濾除，得到接收到 433MHz 頻率段的閃電信號；由于閃電信號在遠距離傳輸中，閃電信號的幅值會衰減，導致 AD 采集器很難采集，因此需對閃電信號進行放大。其濾波與放大電路見圖 3-6。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]四站時差三維閃電定位精度的仿真研究[J]. 李燦東,李春明,陳士舉. 科技風. 2018(19)
[2]利用兩次最大似然估計的單站外輻射源時差定位算法[J]. 張玉靈,何俊,朱健東,戴幻堯. 探測與控制學報. 2017(05)
[3]單星無源多普勒定位算法與誤差分析[J]. 冒曹鑫. 電子測量技術. 2017(02)
[4]防雷減災措施及雷電災害檢測預警探討[J]. 王慧琴. 工程建設與設計. 2016(10)
[5]日本雷電定位系統(tǒng)現(xiàn)狀及相關研究進展述評[J]. 田野,傅明利. 高電壓技術. 2016(02)
[6]探討雷電監(jiān)測預警系統(tǒng)及應用[J]. 戴火云,鹿麟,劉能. 科技與創(chuàng)新. 2015(07)
[7]多站時差定位性能試驗評估技術[J]. 李文臣,張政超,李宏,王凌艷,滿瑩. 系統(tǒng)工程理論與實踐. 2015(02)
[8]閃電定位數(shù)據(jù)共享方法研究[J]. 郝振榮. 科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力. 2014(04)
[9]TDOA定位技術和實際應用簡介[J]. 俞一鳴,姚遠,程學虎. 中國無線電. 2013(11)
[10]基于小波變換的閾值去噪技術研究[J]. 孫晉豪,李凱. 北華航天工業(yè)學院學報. 2013(01)
博士論文
[1]雷暴云地面電場特征和基于多源觀測資料的雷電預警研究[D]. 曾慶鋒.南京信息工程大學 2013
[2]雷電回擊電磁場建模與探測技術的研究[D]. 李沁.華中科技大學 2013
[3]雷電信號檢測方法及相關問題研究[D]. 杜海明.華中科技大學 2012
碩士論文
[1]雷電定位系統(tǒng)定位算法及精度的研究[D]. 劉思宇.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2017
[2]第四代雷電定位系統(tǒng)的應用研究[D]. 孫宇.華北電力大學(北京) 2017
[3]一種低成本雷電定位預警系統(tǒng)的研究[D]. 王奇.南京信息工程大學 2017
[4]雷電監(jiān)測裝置的研究[D]. 韓超.吉林大學 2015
[5]VLF/LF三維全閃定位系統(tǒng)應用研究[D]. 虞敏.南京信息工程大學 2015
[6]基于時差法的無源定位跟蹤技術[D]. 陳晶杰.西安電子科技大學 2014
[7]高電壓輸電線路雷電監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 李軍.重慶大學 2014
[8]60GHz系統(tǒng)的LOS信道與NLOS信道性能分析[D]. 張鵬.北京郵電大學 2013
[9]基于雷聲到達時間差的單站閃電通道三維定位方法研究[D]. 章涵.中國氣象科學研究院 2011
[10]多通道高速信號采集與陣列信號預處理技術研究[D]. 李毅.華中科技大學 2011
本文編號：2928007
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