- 必威体育下载

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

摘要

闪电甚高频辐射源定位技术为闪电放电特征及其物理机制的研究提供了重要手段. 基于空间谱估计理论, 可将正交传播算子方法应用于闪电放电通道时空演变过程的成像. 该方法将阵列数据协方差矩阵进行线性分解形成正交传播算子, 然后以子空间的正交性构造空间谱, 通过空间谱搜索实现辐射源定位. 针对闪电宽带甚高频信号, 采用非相干子空间处理方法将带宽内的有效频点进行平均, 减小噪声干扰. 利用数值仿真分析了该方法的定位性能, 验证该方法定位弱辐射源的有效性, 并与时间反转技术进行了对比. 针对人工触发闪电过程的定位结果表明该方法可以较高的时空分辨率清晰地描绘出闪电通道的基本结构及放电通道的发展过程, 并且其对双源同窗事件的定位能力优于时间反转方法. 该方法对提高宽带甚高频阵列在闪电弱辐射源定位、闪电起始机制的研究中的应用价值具有重要意义.

关键词:

Abstract

Broadband very-high frequency (VHF) localization of lightning radiation sources provides an important means for understanding lightning discharge characteristics and the corresponding physical mechanisms. In order to improve the ability to locate weak radiation sources, the orthogonal propagator method (OPM) is proposed to map the space-time evolution process of lightning discharge channels based on the theory of spatial spectrum estimation. In the method, the linear decomposition of the covariance matrix is used to form the orthogonal propagator, and the spatial spectrum is constructed according to orthogonality of subspaces. Then, the location of lightning radiation sources is determined by searching for the maximum of the spatial spectrum. For broadband VHF signals, the non-coherent subspace method is used to average the effective frequency points in bandwidth to reduce noise interference. Based on a multiple-antenna radiation continuous observation system (MARCOS), locating performance of the method is analyzed by numerical simulation. The method is verified by parameters such as locating error, half-peak width of the spatial spectrum, and angular resolution. Compared with the results from the time reversal technique(FDTR), the location error and recognition probability under a low signal to noise ratio (SNR) of the proposed OPM algorithm are similar to those of FDTR algorithm, but the angular resolution for two radiation sources of OPM algorithm is better than that of FDTR algorithm. Finally, the proposed method is used to map the spatial and temporal development of a classical triggered lightning discharge channels in the summer of 2017. The results show that the proposed method can clearly depict the basic structure of lightning discharge channels with high spatial and temporal resolution. For the upward positive leader of the triggered lightning, the OPM algorithm can locate more radiation sources with a better structure than the FDTR algorithm. It implies that the proposed OPM algorithm is better for locating weak radiation sources than the FDTR algorithm. Meanwhile, the OPM algorithm has better performance for resolving two radiation sources in the same window than the FDTR algorithm. As a result, the proposed OPM method is of great significance for improving the application value of broadband VHF arrays in the study of locating weak radiation sources and lightning initiation mechanisms.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:邱实,zeustone@yeah.net

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 41675002) 资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Qiu Shi,zeustone@yeah.net

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 41675002).

文章全文: translate this paragraph

参考文献

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]

施引文献

下载: 全尺寸图片幻灯片

	SNR
	–15 dB	–14 dB
宽带OPM定位算法	65.22%	98.76%
宽带FDTR定位算法	65.23%	98.68%

下载: 导出CSV

	入射角度(θ,φ)
	(30°,30°)	(120°,60°)	(220°,45°)	(320°,80°)
宽带OPM 定位方法	3°	3°	12°	3°
宽带FDTR 定位方法	5°	13°	16°	8°

下载: 导出CSV

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]

[1]	罗小军, 石立华, 张琪, 邱实, 李云, 刘毅诚, 段艳涛.一次人工触发闪电回击过程的光辐射色散特性分析. 必威体育下载 , 2022, 71(17): 179201.doi:10.7498/aps.71.20220479
[2]	许育培, 李树.球几何中辐射源粒子抽样方法的改进. 必威体育下载 , 2020, 69(11): 119501.doi:10.7498/aps.69.20200024
[3]	杨郁, 唐成双, 赵一帆, 虞一青, 辛煜.甚高频激发的容性耦合Ar+O2等离子体电负特性研究. 必威体育下载 , 2017, 66(18): 185202.doi:10.7498/aps.66.185202
[4]	傅涛, 欧阳征标.等离子体填充金属光子晶体Cherenkov辐射源模拟研究. 必威体育下载 , 2016, 65(7): 074208.doi:10.7498/aps.65.074208
[5]	王俊, 王涛, 唐成双, 辛煜.甚高频激发容性耦合氩等离子体的电子能量分布函数的演变. 必威体育下载 , 2016, 65(5): 055203.doi:10.7498/aps.65.055203
[6]	施卫, 闫志巾.雪崩倍增GaAs光电导太赫兹辐射源研究进展. 必威体育下载 , 2015, 64(22): 228702.doi:10.7498/aps.64.228702
[7]	李树, 邓力, 田东风, 李刚.基于能量密度分布的辐射源粒子空间抽样方法研究. 必威体育下载 , 2014, 63(23): 239501.doi:10.7498/aps.63.239501
[8]	李爽, 王建国, 童长江, 王光强, 陆希成, 王雪锋.大功率0.34 THz辐射源中慢波结构的优化设计. 必威体育下载 , 2013, 62(12): 120703.doi:10.7498/aps.62.120703
[9]	刘冬霞, 郄秀书, 王志超, 吴学珂, 潘伦湘.飑线系统中的闪电辐射源分布特征及云内电荷结构讨论. 必威体育下载 , 2013, 62(21): 219201.doi:10.7498/aps.62.219201
[10]	曹冬杰, 郄秀书, 段树, 宣越建, 王东方.基于VHF辐射源短基线定位系统对闪电放电过程的研究. 必威体育下载 , 2012, 61(6): 069202.doi:10.7498/aps.61.069202
[11]	王彩霞, 郄秀书, 蒋如斌, 杨静.一次人工触发闪电上行正先导的传输特征. 必威体育下载 , 2012, 61(3): 039203.doi:10.7498/aps.61.039203
[12]	李艳阳, 杨仕娥, 陈永生, 周建朋, 李新利, 卢景霄.甚高频电容耦合氢等离子体特性研究. 必威体育下载 , 2012, 61(16): 165203.doi:10.7498/aps.61.165203
[13]	丁艳丽, 朱志立, 谷锦华, 史新伟, 杨仕娥, 郜小勇, 陈永生, 卢景霄.沉积速率对甚高频等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅薄膜生长标度行为的影响. 必威体育下载 , 2010, 59(2): 1190-1195.doi:10.7498/aps.59.1190
[14]	张晓丹, 郑新霞, 王光红, 许盛之, 岳强, 林泉, 魏长春, 孙建, 张德坤, 熊绍珍, 耿新华, 赵颖.单室沉积高效非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究. 必威体育下载 , 2010, 59(11): 8231-8236.doi:10.7498/aps.59.8231
[15]	高喜, 杨梓强, 侯钧, 亓丽梅, 兰峰, 史宗君, 李大治, 梁正.具有变态光子带隙结构的相对论Cherenkov辐射源的研究. 必威体育下载 , 2009, 58(2): 1105-1109.doi:10.7498/aps.58.1105
[16]	赵阳, 郄秀书, 孔祥贞, 张广庶, 张彤, 杨静, 冯桂力, 张其林, 王东方.人工触发闪电电流波形特征参数分析. 必威体育下载 , 2009, 58(9): 6616-6626.doi:10.7498/aps.58.6616
[17]	葛洪, 张晓丹, 岳强, 赵静, 赵颖.甚高频等离子体增强化学气相沉积大面积平行板电极间真空电势差分布研究. 必威体育下载 , 2008, 57(8): 5105-5110.doi:10.7498/aps.57.5105
[18]	郭学军, 卢景霄, 陈永生, 张庆丰, 文书堂, 郑文, 申陈海, 陈庆东.甚高频高速沉积微晶硅薄膜的研究. 必威体育下载 , 2008, 57(9): 6002-6006.doi:10.7498/aps.57.6002
[19]	张晓丹, 赵颖, 高艳涛, 朱锋, 魏长春, 孙建, 王岩, 耿新华, 熊绍珍.甚高频等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅太阳电池的研究. 必威体育下载 , 2005, 54(4): 1899-1903.doi:10.7498/aps.54.1899
[20]	杨恢东, 吴春亚, 赵颖, 薛俊明, 耿新华, 熊绍珍.甚高频等离子体增强化学气相沉积法沉积μc-Si∶H薄膜中氧污染的初步研究. 必威体育下载 , 2003, 52(11): 2865-2869.doi:10.7498/aps.52.2865

计量

文章访问数:7053
PDF下载量:49
被引次数:0

搜索

留言板