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短基线雷电定位系统相关分析 　　摘要:本文介绍了一种以雷电的电信号，声信号配合的短基线定位系统。本雷电定位系统根据PC机上的数据采集卡（PCI1710HGL）得到的数据，从中提取时间数据，利用matlab软件完成定位程序，实现雷电的定位以及相关数据信息的作图与存档。 　　关键字:雷电 matlab算法;短基线;定位系统 　　Abstract: This paper introduces a signal lightning, short baseline positioning system with acoustic signal. The lightning location system based on the PC data acquisition card (PCI1710HGL) on the obtained data, extracting time data from completed localization procedures, using MATLAB software, mapping and archive realize lightning location and related information. 　　Key words: lightning matlab short baseline positioning system; algorithm; 　　中图分类号：P412.1 　　1雷电定位系统的应用 　　1.1 在气象业务上的应用 　　1.1.1 强对流天气的监测与预报 　　1.1.2 超短时天气系统监测与预报 　　1.1.3 人工影响天气（增雨、防冰雹） 　　1.1.4 替代现有的雷电日、小时数的眼观、手工记录 　　1.2 雷电防护方面的应用 　　1.2.1防雷工程规划、设计与检测：雷电监测定位系统能统计任意位置的雷电活动参数（雷暴日、雷电密度、雷电强度及波形特征）这些参数能广泛应用于防雷工程的规划、设计与检测。 　　1.2.2 在工程选址时，可以根据雷电统计规律，将工程位置选在雷电发生频率比较小/强度比较低的区域。 　　1.2.3 对于已经建成的工程可以通过查对已发生的闪电防护情况，对防雷工程进行检测、评估。 　　2 短基线雷电定位系统 　　2.1 测量系统的基本构置和原理 　　整个测量系统由4 只麦克风，一只探针和微机三部分组成。闪电声音信号经由麦克风进入数据采集卡PCI-1710HGL ,进行A/ D 变换和各种判据后输出闪电信号的数据,该数据进入本站的数据处理设备（微机） 。无源时差定位系统存在的问题是对目标定位时易产生定位模糊。在三维空间，辐射源信号到达两测量站的时间差规定了一对以两站为焦点的双曲面，如果时差定位系统由4个观测站构成，则可得到3对双曲面，而这3对双曲面相交则可能得到2个交点，即产生了定位模糊。因此，本系统利用其中一只麦克风与探针配合，由于电磁波和雷声在大气传播速度的差别，一个以近光速（3x108米/秒）传播，一个以（340米/秒）传播，所以两者分别到达探针与麦克风存在时间差。如果忽略电磁波信号在大气中的传播时间（如传播1x105米距离，光速只需要0.3x10-3秒），则可以将其做为雷生信号的产生时刻，那么就可以得到一个球面，半径就是闪电到麦克风的距离。最后利用前面四只麦克风的信号所得的解与求出的距离配合，就可以确定唯一的解（即闪电位置）并将其绘图在微机中保存图象和数据。如图1所示：S0,S1,S2,S3为麦克风，N为探针。其中S1,S2,S3与S0相隔10米，N与S0位于同一点。图2为处理流程图。 　　图1系统构置图 图2流程图 　　 2.2 软件设计详细过程。 　　 2.2.1 Matlab符号工具箱介绍。Matlab符号计算以Maple内核为引擎，由基本符号工具箱和扩展符号工具箱两个组件实现。其中，基本符号工具箱提供有100多个以Matlab语法调用的Maple内核函数，并允许直接调用Maple的线性代数工具包；扩展符号工具箱则进一步允许调用Maple所有的非图形工具包及自定义过程。 　　符号数学式的基本表示方法符号数学是对符号进行的, 因此Symbolic工具箱必须要能分析符号的含义, 因此首先要对符号变量作出定义, 格式如表1所示: 　　 　　 　　表 1 定义符号变量的方法 　　Symbolic工具箱的主要功能：用符号定义各种数学运算和函数(syms,symop)等； 解方程,包括代数方程和微分方程(solve,dsolve)等。 　　 2.2.2 Matlab 绘图结果 　　 Matlab提供了强大的绘图功能。本次程序，重点使用了plot3绘图函数，所以下面将介绍plot3的有关使用