一种地闪回击电流的光学遥测方法技术

本发明专利技术涉及一种地闪回击电流的光学遥测方法，将长期实际观测获得的大量地闪回击电流及其辐射光，进行序列插值或抽取，调整为采样率相同的序列信号后，分别作为带外部输入的非线性自回归模型的输出和输入数据，进行NARX模型训练；利用高速光学观测系统获取新的地闪回击电流的辐射光信号，经过插值或抽取后，调整为与NARX模型训练时的样本数据具有相同采样率的序列信号；将获取的新辐射光信号乘以光强度距离修正因子，进行光信号修正，为训练好的NARX模型提供输入数据；将修正后的新辐射光信号输入训练好的NARX模型，输出即为光学测量的回击电流。该方法无需串联进入电流通道，也无需环绕电流通道，安装调试过程简单，不受外部电磁干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种地闪回击电流的光学遥测方法
本专利技术应用于雷电特性观测
，特别是一种地闪回击电流的光学遥测方法，可以实现对回击电流的无电磁干扰测量。
技术介绍
回击电流是对雷电认知和开展防护的基础，其一般通过峰值、最大电流变化率、波形前沿、持续时间、半峰值宽度、总转移电荷量等参量进行表征。若要实现对电流的精确描述，就必须以大量的观测数据为基础。例如，王飞等人在“地闪回击电流测量综述”一文中指出，地闪回击电流是雷电的重要特征参数，其测量数据的积累对于雷电防护技术的提高具有重要意义。目前，国内外的雷电研究人员主要通过矮塔、高塔及人工引雷对回击电流进行直接观测，或者利用电磁场与电流之间的关联性对回击电流进行间接反演。对于回击电流的直接观测而言，主要通过在塔顶避雷针或人工引雷引流杆处安装同轴分流器或罗氏线圈实现。然而，同轴分流器需串联进入测量通道，影响高塔结构及回路电气参数；罗氏线圈则需环绕电流通路，安装调试过程复杂，维护难度大。更重要的是，上述两种直接观测的方式均需将传感器暴露于强电流通道附近，信号传输通道或设备易出现强场耦合致损或波形失真，影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地闪回击电流的光学遥测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤(10)训练NARX模型：将长期实际观测获得的大量地闪回击电流及其辐射光，进行序列插值或抽取，调整为采样率相同的序列信号后，分别作为带外部输入的非线性自回归(NARX)模型的输出和输入数据，进行模型训练；/n步骤(20)获取新的辐射光信号：利用高速光学观测系统获取新的地闪回击电流的辐射光信号，经过插值或抽取后，调整为与NARX模型训练时的样本数据具有相同采样率的序列信号；/n步骤(30)修正新的辐射光信号：将获取的新辐射光信号乘以光强度距离修正因子，进行光信号修正，为训练好的NARX模型提供输入数据；/n步骤(40)测量回击...

【技术特征摘要】
1.一种地闪回击电流的光学遥测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(10)训练NARX模型：将长期实际观测获得的大量地闪回击电流及其辐射光，进行序列插值或抽取，调整为采样率相同的序列信号后，分别作为带外部输入的非线性自回归(NARX)模型的输出和输入数据，进行模型训练；
步骤(20)获取新的辐射光信号：利用高速光学观测系统获取新的地闪回击电流的辐射光信号，经过插值或抽取后，调整为与NARX模型训练时的样本数据具有相同采样率的序列信号；
步骤(30)修正新的辐射光信号：将获取的新辐射光信号乘以光强度距离修正因子，进行光信号修正，为训练好的NARX模型提供输入数据；
步骤(40)测量回击电流：将修正后的新辐射光信号输入训练好的NARX模型，输出即为光学测量的回击电流。


2.根据权利要求1所述的地闪回击电流的光学遥测方法，其特征在于，
所述步骤(10)训练NARX模型的具体步骤为：
(11)NARX模型初始化：初始设置的NARX网络节点个数和反馈延迟数不低于如图4所示的输入信号波形前沿包含的采样点数(n)；
(12)NARX模型训练：采用弹性后向传播算法优化网络权重和偏置；通过引入正则化技术来避免欠拟合和过拟合的发生；
(13)NARX模型评估：采用回归系数量化训练过程中输出与目标之间的关系强度，并选择特征选择验证技术计算输入数据和验证数据的均方误差以评估模型精度；
(14)训练好的NARX模型：经过不断迭代训练、评估得到训练好的NARX模型。


3.根据权利要求1或2所述的地闪回击电流的光学遥测方法，其特征在于，所述步骤(10)训练NARX模型的网络节点个数和反馈延迟数的优选值均为n+1。


4.根据权利要求1所述的地闪回击电流的光学遥测方法，其特征在于，所述步骤(30)修正新的辐射光信号中的距离因子的计算步骤为：
步骤(31)光强度计算：基于能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琪，石立华，陈海林，段艳涛，王建宝，付尚琛，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32