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云闪测向定位算法

梁丽 马舒庆 庞文静 蒲晓虎

梁丽, 马舒庆, 庞文静, 等. 云闪测向定位算法. 应用气象学报, 2015, 26(5): 618-625. DOI: 10.11898/1001-7313.20150511..
引用本文: 梁丽, 马舒庆, 庞文静, 等. 云闪测向定位算法. 应用气象学报, 2015, 26(5): 618-625. DOI: 10.11898/1001-7313.20150511.
Liang Li, Ma Shuqing, Pang Wenjing, et al. Direction-finding location algorithm of cloud flashes. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(5): 618-625. DOI:  10.11898/1001-7313.20150511.
Citation: Liang Li, Ma Shuqing, Pang Wenjing, et al. Direction-finding location algorithm of cloud flashes. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(5): 618-625. DOI:  10.11898/1001-7313.20150511.

云闪测向定位算法

DOI: 10.11898/1001-7313.20150511
资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201106047

详细信息
    通信作者:

    马舒庆, email: msqaoc@cma.gov.cn

Direction-finding Location Algorithm of Cloud Flashes

  • 摘要: 基于多站测向交叉算法,提出云闪侧向定位算法。根据各站仰角、方位角信息求解出各组闪电位置,由最大值和最小值约束条件剔除粗差较大的解后,引入加权运算得到较为准确的定位信息,再利用高斯牛顿迭代算法得到精准的云闪位置信息,从而实现云闪的三维定位。通过蒙特卡罗模拟方法,对算法进行评估,详细分析了站网多种因素对定位结果的影响。研究表明:该算法提高了定位精度,测向误差为1°时,4站站网误差低于500 m,站点越多定位精度越高,但综合考虑4站、5站站网为优,测向精度提高时,定位精度也随之提高;站网呈均匀布站方式优于T型等布站方式,均匀布站在实际中更具实用性。
  • 图  1  闪电辐射源和站点位置示意图

    Fig. 1  The sketch map of lightning radiation source and sites

    图  2  Δθφ=0.5°时,3D-AOA定位算法定位误差分布

    (单位:m,*为站点位置)

    Fig. 2  Positioning error distribution for Δθφ=0.5°

    (unit:m, *denotes the location of sites)

    图  3  Δθφ=1°时, 3D-AOA定位算法定位误差分布

    (单位:m,*为站点位置)

    Fig. 3  Positioning error distribution for Δθφ=1°

    (unit:m, *denotes the location of sites)

    图  4  Δθφ=1.5°时, 3D-AOA定位算法定位误差分布

    (单位:m,*为站点位置)

    Fig. 4  Positioning error distribution for Δθφ=1.5°

    (unit:m, *denotes the location of sites)

    图  5  不同布站方式的3D-AOA定位算法定位精度

    (单位:m,*为站点位置)

    Fig. 5  Different disposition way of positioning accuracy

    (unit:m, *denotes the location of sites)

    图  6  不同测站数量3D-AOA定位算法定位精度

    (单位:m,*为站点位置)

    Fig. 6  The positioning accuracy of different station number

    (unit:m, *denotes the location of sites)

    图  7  不同基线长度R的3D-AOA定位算法定位精度

    (单位:m,*为站点位置)

    Fig. 7  Different positioning accuracy of the baseline length R

    (unit:m, *denotes the location of sites)

    表  1  目标位置及不同定位算法处理的定位结果

    Table  1  Target location and positioning results of different-algorithm processing

    定位算法 P1P2
    估计值距离差/km估计值距离差/km
    站1、站2定位(11.2841, 10.9815, 11.9707)2.5487(207.5448, 187.5402, 14.4163)11.544
    站1、站3定位(489.967, -371.926, 54.201)614.97(121.5323, 163.0574, 6.8494)80.337
    站1、站4定位(9.9387, 12.0577, 12.2632)3.0594(206.1214, 187.1350, 16.4622)11.407
    站2、站3定位(9.6487, 9.3406, 11.1953)1.4096(194.5842, 176.9904, 11.1215)6.2966
    站2、站4定位(-142.999, -143.828, 18.729)217.14(200.0445, 181.4351, 14.6315)4.8489
    站3、站4定位(8.5626, 10.6550, 11.4343)2.1337(194.2440, 175.9943, 13.6423)7.9021
    加权融合(25.9388, 7.3337, 14.3823)16.744(179.0228, 179.9303, 12.0337)21.075
    粗差加权融合(9.9322, 10.7581, 11.7097)1.8715(196.9330, 176.7247, 12.0337)4.9265
    3D-AOA(9.9105, 10.0164, 11.7052)3.7477×10-5(198.0982, 180.9891, 12.6110)3.3782
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  • [1] Rustan P L, Uman M A, Childers D Q, et al.Lightning source locations from VHF radiation data for a flash at Kennedy Space Center.J Geophys Res, 1980, 85(C9):4893-4903. doi:  10.1029/JC085iC09p04893
    [2] 陈渭民.雷电学原理.北京:气象出版社, 2009.
    [3] Rison W, Thomas R J, Krehbiel P R, et al.A GPS-based three-dimensional lightning mapping system:Initial observations in Central New Mexico.Geophys Res Lett, 1999, 26(23):3573-3576. doi:  10.1029/1999GL010856
    [4] 张阳, 张义军, 孟青, 等.北京地区正地闪时间分布及波形特征.应用气象学报, 2010, 21(4):442-449. doi:  10.11898/1001-7313.20100407
    [5] 张义军, 周秀骥.雷电研究的回顾和进展.应用气象学报, 2006, 17(6):829-834. doi:  10.11898/1001-7313.20060619
    [6] 张义军, 孟青, 马明, 等.闪电探测技术发展和资料应用.应用气象学报, 2006, 17(5):611-620. doi:  10.11898/1001-7313.20060504
    [7] 王学良, 张科杰, 张义军, 等.雷电定位系统与人工观测雷暴日数统计比较.应用气象学报, 2014, 25(6):741-750. doi:  10.11898/1001-7313.20140610
    [8] 郭虎, 熊亚军.北京市雷电灾害易损性分析、评估及易损度区划.应用气象学报, 2008, 19(1):35-40. doi:  10.11898/1001-7313.20080107
    [9] 张文娟, 孟青, 吕伟涛, 等.时间差闪电监测网的误差分析和布局优化.应用气象学报, 2009, 20(4):402-410. doi:  10.11898/1001-7313.20090403
    [10] 佘玉莲, 陈德生, 谢君.VHF闪电定位技术评述.气象与环境科学, 2008(5): 55-58. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNQX200802013.htm
    [11] 刘李楠, 赵晓萌.一种三维多站测向交叉定位算法.电子科技, 2011, 24(1):35-37. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZKK201101010.htm
    [12] 李洪梅, 陈培龙.三维多站测向交叉算法及精度分析.指挥控制与仿真, 2007(2):54-59. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QBZH200702014.htm
    [13] 赵温波, 曲成华, 方青, 等.雷达组网拟牛顿融合定位算法研究.现代雷达, 2012, 34(6):35-44. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDLD201206010.htm
    [14] 胡志祥. 雷电定位算法和误差分析理论研究. 武汉: 华中科技大学, 2012.
    [15] 吕帅华, 孙秀琴, 张占鹏, 等.一种基于高斯-牛顿法的光电经纬仪交会测量算法.光电工程, 2006, 33(11):22-25. doi:  10.3969/j.issn.1003-501X.2006.11.005
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-29
  • 修回日期:  2015-05-27
  • 刊出日期:  2015-09-30

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