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随着人类在气象、航空、航天及微电子领域的研究和长足发展,雷电灾害的影响面越来越广,其破坏力及造成的经济损失越来越大,从而研究更先进、更有效的闪电探测定位系统,特别是针对云闪的探测系统,就成了当务之急。
云闪信号主要集中在VHF频带,因此本文首先将基于LABVIEW软件平台,就VHF频段内的雷电信号展开时域、频域及空域方面的研究,主要包括以下内容:
关于VHF频段的雷电信号的时域和频域特性研究:介绍了VHF频段的雷电信号的接收和采集存储方法、雷电信号的时域特征提取方法、频域特征分析方法及概率分布特征分析方法的算法设计、软件实现、所得结论及应用分析。基于LABVIEW及MATLAB的算法仿真详细论述了雷电信号概率分布特征的统计结果,即验证了原始雷电信号的幅度服从高斯分布的特性;雷电信号的时域特征提取分别得到未滤波及两种标准滤波情况下的四种分类的雷电信号的时域波形图、功率及标准偏差的数值,并且总结出雷电信号时域特征的一个变化规律,即:采集的雷电信号辐射越强,时域波形图的幅度越大,功率及标准偏差的数值也越大,且滤波后的雷电信号的脉冲相比滤波前更尖锐;雷电信号的频域特征分析分别得到未滤波及两种标准滤波情况下的四种分类的雷电信号的功率谱图,并且总结出雷电信号频域特征的一个变化规律,即:采集的雷电信号辐射越强,功率谱越大,且典型有雷电情况下的功率谱比典型无雷电情况下的功率谱高出20dBm以上。
关于VHF频段的雷电信号的空域特性研究:介绍了基于均匀圆阵的多重信号分类算法(MUSIC,Multiple Signal Classification)的LABVIEW软件实现方法。按照流程图的设计思想将整个二维测向算法分为四个模块,依次对各个模块进行软件实现,最后组合成一个完整的测向系统,并利用两个性能测试实验对其性能进行分析,从而初步实现了对雷电信号的二维空间谱估计。