闪电VHF辐射源定位系统误差分析及辐射观测研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 曹冬杰 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 张广庶 |
| 关键词 | 闪电VHF辐射源模拟装置 最小二乘拟合 标定试验 误差分析 |
| 其他题名 | Error analysis of VHF source of lightning location system and observations on VHF radiation of flashes |
| 学位专业 | 大气物理学与大气环境 |
| 中文摘要 | 基于TOA (time of arrival) 方法的闪电VHF (very high frequency) 辐射源定位系统由多个VHF辐射观测站组成，根据辐射脉冲到达测站的时间，应用最小二乘拟合方法得到辐射源随时间变化的空间位置信息，定位结果用于研究闪电放电过程的物理机制与雷暴云电荷结构。因实际观测场地噪声干扰、仪器测量精度等诸多因素，测网定位误差的理论估计往往与实际情况偏离很大，仅采用理论分析方法无法得到对误差的真实估计。本论文在定位误差理论分析基础上，自行研制了闪电VHF辐射源模拟装置，2006年夏季在甘肃平凉地区应用该装置对闪电VHF辐射源定位系统进行了标定试验，并根据闪电VHF辐射观测资料，对地闪VHF辐射特征进行了统计分析，主要结论如下： 1．闪电VHF辐射源模拟装置研制与标定试验 探空气球携带的闪电VHF辐射源模拟装置，简称为模拟源。该装置包括单片机控制的VHF信号发射机，确定模拟源空间位置的GPS接收机和用于数据实时传输的数传电台等。标定试验利用探空气球搭载的GPS接收机得到模拟源位置的真实值，同时闪电VHF辐射源定位系统根据信号脉冲到达测网中各测站的时间，利用TOA方法得到模拟源位置的测量值，根据测量值与真实值的比较，得到测网的定位误差。 2． 测网定位误差分析 首先对测网误差在理论上进行了分析，利用简单几何方法得到主观测站上空辐射源高度精度为20-45m rms。为了分析测时误差与辐射源距离测站远近对定位误差的影响，对6站组成的测网的定位误差进行了Monte Carlo计算机模拟，结果表明，高度误差基本大于平面位置误差，无论是高度误差还是距离误差，都随辐射源高度的升高而增大，随辐射源距测站中心径向距离的增加而增大。 对标定试验得到的数据分析发现，测网定位得到的模拟源高度大多分布在球载GPS接收机定位结果的300m范围内，对于400-1200m rms高度范围内的模拟源，测网定位误差的标准偏差在水平方向上为100-200m rms，高度误差的标准偏差约为300-500m rms，高度误差远大于水平方向上的定位误差，而试验得到的误差估计与误差的理论估计结果相比偏大。在误差分析的基础上，对提高测网定位精度的方法进行了讨论，并提出了一些可行性方案。 3. 地闪VHF辐射特征分析 利用亚微秒级时间分辨率的VHF辐射接收系统与快电场变化测量仪，对甘肃平凉地区雷暴过程中地闪VHF辐射及相应电场变化特征进行了分析研究，发现负地闪回击前VHF辐射与快电场变化在时间上有很好的对应关系。回击前后300us内的VHF辐射波形可以归纳为三种类型。90%的负地闪从先导到回击阶段都伴随有连续的VHF辐射脉冲，平均持续时间为600us；同负地闪相比，正地闪回击过程产生的连续辐射持续时间较长。统计表明，负地闪首次回击过程辐射峰值出现在回击开始后10-100us，算术平均值为45us；继后回击开始后10-260us辐射达到峰值，算术平均值为91us。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 35000 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21685]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹冬杰. 闪电VHF辐射源定位系统误差分析及辐射观测研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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