大氣電場是大氣電學(xué)的基本參數(shù),晴天時(shí)地面具有垂直向下的大氣電場,雷暴天氣時(shí)地面大氣電場顯著增強(qiáng)。大氣電場信號(hào)的特征研究對(duì)雷電預(yù)警、閃電機(jī)理分析、保障航空航天活動(dòng)順利進(jìn)行等具有重要的意義。大氣電場信號(hào)具有非平穩(wěn)信號(hào)的特征。利用現(xiàn)代非平穩(wěn)信號(hào)處理手段分析雷暴電場,為雷電預(yù)警和雷暴云荷電結(jié)構(gòu)研究提供新的思路。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括:(1)以新型FPGA器件Artix-7為核心,結(jié)合傳感和調(diào)理、寬帶放大、單端轉(zhuǎn)差分、高速采集、北斗定位等模塊設(shè)計(jì)了大氣電場探測系統(tǒng)。軟核Microblaze實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和控制;(2)研究非平穩(wěn)信號(hào)處理手段分析大氣電場信號(hào)特征的方法,采用Hilbert-Huang變換分別提取了晴天和雷暴天氣的固有模態(tài)分量和Hilbert二維譜,發(fā)現(xiàn)晴天的電場IMF分量振蕩均勻且幅值較小,以長振蕩周期為主,頻率穩(wěn)定;雷暴天氣的IMF分量幅值出現(xiàn)脈沖狀的變化,以短周期振蕩為主�；诖�,提出基于大氣電場幅值和Hilbert能量譜的聯(lián)合雷電預(yù)警方法,結(jié)合江蘇省閃電定位系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù),進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明預(yù)警概率有一定提高,雷電提前預(yù)警時(shí)間約31min。(3)針對(duì)目前雷暴云荷電模型...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 大氣電場測量系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 雷電預(yù)警研究現(xiàn)狀
        1.2.3 雷暴云電荷結(jié)構(gòu)的反演研究現(xiàn)狀
    1.3 問題的提出及研究內(nèi)容
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 大氣電場的基本概念和測量原理
    2.1 大氣電場的基本概念
    2.2 電場測量原理
        2.2.1 靜電場的測量原理
        2.2.2 閃電電場的測量原理
    2.3 閃電定位儀的測量原理
第三章 電場測量電路設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)總體方案
    3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        3.2.1 平板天線及寬帶積分電路
        3.2.2 低失真全差分高速采樣電路
        3.2.3 VGA驅(qū)動(dòng)電路
        3.2.4 北斗定位模塊
    3.3 FPGA內(nèi)部實(shí)體電路設(shè)計(jì)
        3.3.1 感應(yīng)電壓測量實(shí)體
        3.3.2 時(shí)間參數(shù)測量實(shí)體
        3.3.3 VGA顯示實(shí)體
        3.3.4 時(shí)鐘管理及Microblaze控制
    3.4 大氣電場的觀測實(shí)驗(yàn)
    3.5 小結(jié)
第四章 基于HHT的大氣電場信號(hào)分析
    4.1 HHT的理論知識(shí)
        4.1.1 固有模態(tài)函數(shù)(IMF)
        4.1.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)
        4.1.3 多元經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(MEMD)
    4.2 HHT的仿真研究
        4.2.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解實(shí)例
        4.2.2 大氣電場時(shí)間序列分析
    4.3 基于大氣電場HHT變換的雷電預(yù)警
        4.3.1 雷電預(yù)警方法步驟
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)分析
        4.3.3 預(yù)警效果對(duì)比
    4.4 小結(jié)
第五章 利用量子遺傳算法反演雷暴云荷電模型參數(shù)
    5.1 球?qū)ΨQ電荷模型
    5.2 基于三維電場序列的參數(shù)模型的建立
    5.3 量子遺傳算法反演電荷參數(shù)(QGA)
        5.3.1 量子比特編碼
        5.3.2 量子旋轉(zhuǎn)門
        5.3.3 反演電荷結(jié)構(gòu)模型參數(shù)的步驟
        5.3.4 實(shí)驗(yàn)分析
    5.4 混合算法(QGA_fmincon)反演電荷參數(shù)
        5.4.1 fmincon函數(shù)
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)分析
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 前景展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介
    基本情況
攻讀碩士學(xué)位期間的成果
    發(fā)表或錄用的相關(guān)論文
    已授權(quán)或申請的相關(guān)專利
    攻讀碩士學(xué)位期間獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)
    攻讀碩士學(xué)位期間參加項(xiàng)目情況



本文編號(hào)：3863467