一种计算雷电定位系统探测效率的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计算雷电定位系统探测效率的方法，包括以下步骤：S1：将雷电流幅值划分成若干个区段，对各个幅值区段计算雷电定位系统中每一个探测站的探测效率；S2：将被评估区域划分为若干个测定区域，计算各个所述测定区域内各个幅值区段雷电的探测效率；S3：计算各个所述测定区域的总雷电探测效率。通过本技术方案，可以更加真实反映雷电定位系统探测效率，从而更准确地评估雷电定位系统运行性能。

【技术实现步骤摘要】
一种计算雷电定位系统探测效率的方法
本专利技术涉及雷电探测
，尤其涉及一种计算雷电定位系统探测效率的方法。
技术介绍
目前全球有很多国家安装了雷电定位系统，其被广泛用于电力、气象、民航、林业等部门的雷电监测预警、雷害风险评估和雷灾事故调查。雷电定位系统安装完成后，需要评估其运行性能，这样用户才能知晓其收集雷电数据的有效性。探测效率是表征雷电定位系统运行性能的重要指标，指雷电定位系统定位出的雷电放电事件与实际发生的雷电放电事件的比率。而影响探测效率的因素很多，包括探测站硬件、探测站运行环境、系统网络拓扑结构和通讯质量等，这增加了评估雷电定位系统探测效率的难度。经申请人调研，目前主要有光学观测和人工引雷两种实验方法定点评估雷电定位系统探测效率。《JournalofGeophysicalResearch:Atmospheres》期刊在2007年第112卷第5期上发表的文章《NationalLightningDetectionNetwork(NLDN)performanceinsouthernArizona,Texas,andOklahomain2003–2004》介绍了利用高速摄像机对美国国家闪电定位网在亚利桑那州、德克萨斯州和俄克拉荷马州的探测效率进行评估的方法和结果。《高电压技术》期刊在2009年第35卷第8期上发表的文章《闪电定位资料与人工引雷观测结果的对比分析》通过检验雷电定位系统对我国广东从化人工引发雷电的定位结果，评估了雷电定位系统的探测效率。这两种方法虽然都是实际评估雷电定位系统探测效率的方法，但评估结果仅代表实验地点周围的雷电定位系统性能，未能体现出探测站硬件、探测站运行环境、系统网络拓扑结构和通讯质量等因素对雷电定位系统探测能力的因素，准确度较低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术所实现的技术目的是提供一种能真实反映雷电定位系统探测效率，从而更准确地评估雷电定位系统运行性能的计算雷电定位系统探测效率的方法。为达到上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案内容具体如下：一种计算雷电定位系统探测效率的方法，包括以下步骤：S1：将雷电流幅值划分成若干个区段，对各个幅值区段计算雷电定位系统中每一个探测站的探测效率；S2：将被评估区域划分为若干个测定区域，计算各个所述测定区域内各个幅值区段雷电的探测效率；S3：计算各个所述测定区域的总雷电探测效率。为实现更真实地反映雷电定位系统探测效率和更准确地评估雷电定位系统运行性能，在本技术方案当中，一方面先对每个幅值区段计算每一个探测站的探测效率，充分考虑了探测站硬件和运行环境对最终探测效率的影响因素；另一方面将被评估区域划分为若干个测定区域并计算各个区域内的各个幅值区段雷电的探测效率，充分考虑了系统网络拓扑结构和通讯质量等因素对雷电定位系统探测能力的影响。由此，相较于现有技术而言，本方案的计算方法综合考虑到了实际雷电定位系统运行过程中对探测效率计算所影响的因素，使得本计算方法更能真实地反映雷电定位系统探测效率，从而更准确地评估雷电定位系统运行性能。需要说明的是，采用此方法评估的雷电定位系统包括但不限于地闪定位系统，对于地闪定位系统，此方法可用于闪电或回击探测效率的计算，只需对相应的闪电或回击数据实施此方法即可。优选地，所述S3还包括：根据各个所述测定区域的总雷电探测效率，得到被评估区域的总雷电探测效率分布。需要说明的是，根据各个所述测定区域的总雷电探测效率，可以得到被评估区域的总雷电探测效率分布，从而更直观地了解到在整个被评估区域的总雷电探测效率。另外，利用本专利技术评估得到的探测效率分布，可以进一步对地闪密度和雷电流分布曲线等重要参数进行校正，同时通过分析探测效率分布图，可以发现个别探测站安装位置不合理的情况。通过滚动评估，可以检查出探测站硬件、电磁环境和通讯等方面出现的问题，从而提高系统运行的有效性和合理性。优选地，所述S1包括以下步骤：以探测站为中心划分同心圆环，在各个所述同心圆环内对不同雷电流幅值区段的雷电分别进行统计计算，得到不同雷电流幅值区段单个探测站的探测效率，其计算公式如(1)：即为探测站参与定位的雷电数与圆环内总雷电数的比值。需要说明的是，作为一种优选的实施方式，以探测站为中心划分同心圆环，在各个所述同心圆环内对不同雷电流幅值区段的雷电分别进行统计计算的优点在于考虑了雷电流幅值和距离对单站探测效率的影响，由于本方案按照雷电流幅值和雷电发生位置与探测站的距离分别统计历史雷电数据，可以使得单个探测站的探测效率计算更为准确，从而进一步提高本技术方案计算探测效率的准确度。更优选地，所述同心圆环的划分方法是以20km为一个档距划分，并设500km作为最大半径。需要说明的是，鉴于目前雷电定位系统最大探测距离一般不超过500km，考虑将500km设为最大半径，而以20km为一个档距划分，是为了保证每一同心圆环内有既足够多的雷电数据，又不至于造成统计过于笼统，失去空间代表性。例如，划分方法可以参考以下公式：更优选地，所述S2中将被评估区域划分为若干个测定区域的方法是将被评估区域网格化。需要说明的是，将被评估区域网格化进行计算的有益效果在于真实反应了雷电定位系统探测站网络拓扑结构对不同区域雷电探测效率的影响进一步地，被划分所得的网格为正方形网格。需要说明的是，采用正方形网格的有益效果在于保证经度和纬度方向计算结果空间分辨率的一致性。进一步地，网格边长要求至少为中值定位精度的两倍。更优选地，所述正方形网格是10km×10km的网格。进一步地，所述S2中计算各个所述测定区域内各个幅值区段雷电的探测效率的方法是：在每一个网格点计算每一档雷电流幅值的雷电的网络探测效率，其计算公式如(2)：其中，Ik表示各档雷电流幅值，N表示雷电定位系统的探测站总数目，a表示参与定位的探测站数目。更进一步地，根据所得结果，并结合以下公式(3)求得全幅值雷电的总探测效率：其中，表示以Ik为中心的雷电流幅值区段的雷电数目。更进一步地，所述a≥2。需要说明的是，为使定位雷电更加准确，参与定位的探测站数目一般大于等于2个。而作为更进一步地优选，所述a≥4。如下表所示，从一些实验数据来看，当a≥4时，对雷电定位的精确度会比a＜4时的精确度大大提升，从5km以上压缩到1km以内，使得定位准确度大大提高，进一步提高了后续计算的准确度。a(个)雷电定位精确度1无法定位2>10km3>5km4<1km5<1km6<1km与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的计算雷电定位系统探测效率的方法，综合考虑到了实际雷电定位系统运行过程中对探测效率计算所影响的因素，使得本计算方法更能真实地反映雷电定位系统探测效率，从而更准确地评估雷电定位系统运行性能；2、本专利技术的计算雷电定位系统探测效率的方法，利用本专利技术评估得到的探测效率分布，可以进一步对地闪密度和雷电流分布曲线等重要参数进行校正，同时通过分析探测效率分布图，可以发现个别探测站安装位置不合理的情况；通过滚动评估，可以检查出探测站硬件、电磁环境和通讯等方面出现的问题，从而提高系统运行的有效性和合理性；3、本专利技术的计算雷电定位系统探测效率的方法，无需开展定点雷电观测实验，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算雷电定位系统探测效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将雷电流幅值划分成若干个区段，对各个幅值区段计算雷电定位系统中每一个探测站的探测效率；S2：将被评估区域划分为若干个测定区域，计算各个所述测定区域内各个幅值区段雷电的探测效率；S3：计算各个所述测定区域的总雷电探测效率。

【技术特征摘要】
1.一种计算雷电定位系统探测效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将雷电流幅值划分成若干个区段，对各个幅值区段计算雷电定位系统中每一个探测站的探测效率；S2：将被评估区域划分为若干个测定区域，计算各个所述测定区域内各个幅值区段雷电的探测效率；S3：计算各个所述测定区域的总雷电探测效率。2.如权利要求1所述的计算雷电定位系统探测效率的方法，其特征在于，所述S3还包括：根据各个所述测定区域的总雷电探测效率，得到被评估区域的总雷电探测效率分布。3.如权利要求1所述的计算雷电定位系统探测效率的方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：以探测站为中心划分同心圆环，在各个所述同心圆环内对不同雷电流幅值区段的雷电分别进行统计计算，得到不同雷电流幅值区段单个探测站的探测效率，其计算公式如(1)：即为探测站参与定位的雷电数与圆环内总雷电数的比值。4.如权利要求3所述的计算雷电定位系统探测效率的方法，其特征在于，所述同心圆环的划分方法是以20...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，林卿，许远根，陶汉涛，陈扬，李哲，黎炎，张波，韩冬，邓璐，路永玲，陈舒，胡成博，刘洋，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42