本论文从雷声观测和雷声声源定位方法的研究出发,设计了一套由雷声探测设备、触发装置以及数据存储设备组成的单站三维闪电雷声声源定位系统。定位系统的主体探测设备是一个由四个响应频率范围为15 Hz～20 KHz的电容式麦克风构建而成的立体式麦克风阵列。定位系统利用麦克风阵列采集雷声信号,采用相关函数法计算雷声脉冲信号到达不同麦克风的时间差,通过最小二乘法获得声源的方位角和仰角信息,并结合声源与麦克风阵列的距离定位声源的三维位置。这套系统不仅实现了单站资料定位三维闪电通道,而且具有方便携带、架设简便等优势。在系统应用于野外试验之前,本论文设计了一套合理可行的仿真试验方案,对系统的定位方法和软件设计进行了检验。由系统得出的声源定位结果与已知声源位置的对比表明,该系统的定位方法合理、定位结果可靠。同时,本文对系统架设时麦克风位置的偏差所引起的定位误差做了详细的探讨,得出了一些有价值的结论,为系统的架设提供了理论指导。在2008年至2009年夏季,通过中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室(Lip&P)在“中国·广州野外雷电试验基地”以及广东省气象局进行的人工触发闪电和自然闪电野外观测试验,定位系统获取了一批雷声观测资料。本文以几次人工触发闪电和自然闪电过程的观测资料为例,利用系统对其进行分析,得出了较好的定位结果。文中将定位结果与高速摄像系统以及其他闪电定位系统的同步观测资料进行比较,发现其具有良好的一致性,这些证明了定位系统的合理可靠性。定位结果中一定数量的雷声声源大体刻画出了闪电通道发生发展结构,能够与其他观测系统的同步资料进行检验,使得我们对于闪电通道的发生发展有更为深入的认识。本工作的完成为便携式闪电通道三维定位系统的研发奠定了基础。同时,定位系统在野外试验过程中获得了大量的雷声观测资料,对这些资料的深入挖掘对进一步认识雷声物理属性有重要的意义。