恭喜合肥气象量子技术创新研究中心吴奇生获国家专利权
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龙图腾网恭喜合肥气象量子技术创新研究中心申请的专利一种基于光纤传感器的雷电观测方法和系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119125691B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411583698.4,技术领域涉及:G01R29/08;该发明授权一种基于光纤传感器的雷电观测方法和系统是由吴奇生;卢燕宇;张凯迪;华连生;王静;唐怀瓯;周先锋;王状设计研发完成,并于2024-11-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于光纤传感器的雷电观测方法和系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于光纤传感器的雷电观测方法和系统,涉及雷电监测技术领域,包括部署传感器节点形成传感网络,并通过传感节点收集雷电信号;基于传感器节点坐标建立方程组求解雷电位置和雷电强度,根据雷电信号和雷电强度识别雷电类型并生成雷电观测报告;将雷电观测报告进行展示并存储至数据库中。本发明通过光纤传感器收集雷电信息,并根据光纤传感器节点位置和雷电信息求解雷电坐标和雷电强度,提高了雷电观测的精度,实现了雷电事件的精准定位,根据雷电信号和雷电强度识别雷电类型生成雷电观测报告实现了雷电的自动识别,为雷电预警提供了有效支撑。
本发明授权一种基于光纤传感器的雷电观测方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种基于光纤传感器的雷电观测方法,其特征在于:包括:部署传感器节点形成传感网络,并通过传感节点收集雷电信号;基于传感器节点坐标建立方程组求解雷电位置和雷电强度,根据雷电信号和雷电强度识别雷电类型并生成雷电观测报告;将雷电观测报告进行展示并存储至数据库中;所述部署传感器节点形成传感网络指在雷电发生区域通过网格化布设法对传感器节点进行布设,所述传感器节点包括光纤传感器和数据传输组件,采用GPS时钟对光纤传感器进行时间同步,将所有传感器节点通过有线方式与数据中心连接形成传感器网络;通过光纤传感器收集雷电信号指通过分布的光纤传感器收集雷电的光学信号和电磁信号,并获取时间戳生成雷电信号传输至数据中心,使用带通滤波器对雷电信号进行噪声过滤,应用卡尔曼滤波算法对噪声过滤后的雷电信号进行动态校正,对齐各传感器节点动态校正后的雷电信号的时间戳序列;所述基于传感器节点坐标建立方程组求解雷电位置和雷电强度指根据接收雷电信号的时间戳从早到迟对传感器节点进行排序,按排序从前向后选择节点,若排序前三的节点不能够组成几何稳定的三角形则从前向后更换节点直至节点能够组成三角形,将节点作为三角形顶点,提取节点坐标作为节点坐标向量;设定雷电位置坐标向量为,初始化,分别计算的距离平方,构建CMD矩阵: ;其中为CMD矩阵,为节点坐标向量和之间距离平方;根据CMD矩阵分别计算的权重; ;计算节点坐标向量到其他节点的方向向量; ;基于三角化定位优化公式使用权重求解新的雷电位置坐标向量; ;将新的雷电位置坐标向量更新CMD矩阵和权重,并迭代计算新的雷电位置坐标向量,计算每次迭代后的雷电位置坐标向量的变化值,当变化值低于设定阈值时停止迭代,输出最终的雷电位置坐标向量并提取其中雷电位置;在CMD矩阵提供的初始几何框架下,使用三角化定位优化公式,通过节点坐标方向向量和权重求解新的雷电位置坐标向量,三角化定位优化公式通过多次迭代来逐步逼近雷电事件的真实位置,每次迭代后,利用新的雷电位置坐标更新CMD矩阵和各权重,并再次应用优化公式进行下一次迭代计算,直至雷电位置坐标的变化值低于设定的精度阈值时停止迭代,输出最终的雷电位置坐标向量,此优化公式的迭代过程有助于消除位置偏差和系统误差,实现高精度的雷电事件定位;计算雷电位置和任一传感器节点之间距离,根据传感器节点接收的电磁信号强度计算雷电强度: ;其中为附加噪声,为信号增益因子;对所有传感器节点计算雷电强度并计算所有传感器节点的雷电强度均值作为最终的雷电强度S。
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