ADTD闪电定位系统探测精度仿真分析

计想建

摘要： 针对ADTD系统的工作原理，采用了四站测向定位法探测误差模型，分析了几种站点布置方式对探测精度的影响。通过比较可以发现，采用Y型站点布置方式可以在较大区域获得较好的探测精度。基于Y形站点布置方式，计算了基线长度对区域探测精度的影响。结果表明，基线在约130km时，在中心较大区域内具有较高的探测精度，随着基线的增加，中心高精度探测区域变小。

关键词： ADTD;定位精度;仿真分析

引言

ADTD（ADvanced TOA and Direction system）闪电探测定位系统，是一套专门探测云地闪的系统，云地闪辐射的甚低频信号被ADTD探测到，然后利用波形的判别给予闪电信号抵达传感器的精准时间。本文详细介绍了利用测向测时差定位法进行闪电定位的原理及算法，并通过布站位置的不同进行比较，寻找出最理想的布站方式，另外对于影响定位精度的基线长度进行了分析，找出了较为合理的办法。

布站方式的仿真分析

雷击的定位准确性和探测偏差、站点位置的探测偏差、站点的放置方式等条件有联系。由此，我们可以得出探测偏差和站点位置的探测偏差越小，闪电定位准确性越好。对于闪电定位精度而言，如果探测偏差与站点位置的探测偏差不变的情况下，那么站点的布局就是至关重要了。这里利用四个基站进行仿真，一般性使用的站点布局是正方形、Y形、菱形等，不同的站点布局的定位精度呈现的情况也是不同的，具体情况如下。

第一种情形：正方形布站

正方形布站边长100km。如图1为正方形主副站几何坐标示意情况，图2为正方形站点布局的GDOP图。

第二种情形：Y形布站

主站位于中心位置，基线长100km。如图3为Y形主副站几何坐标示意情况，图4为Y形站点布局的GDOP图。

定位精度影响分析

由第1节的讨论能够得出，在给定的分布区域中，Y形站点布局的定位准确性较高，是雷电探测的合理站点布局措施。那么在Y形站点布局前提下，基线长度可能对定位精度出現什么影响。接下来进行分析：

由图5（a）、（b）、（c）、（d）的仿真结果对比可知：基线长度在100km-200km以内，GDOP的范围覆盖较广，且定位精度较高。当基线长为250km时，主站与辅站之间存在着较大的误差，会使得定位精度不准确。因此，可以得出当基线长度在100km-200km时，定位精度高，且为最佳Y形布站长度。依托着基线长度的扩大，同等范围GDOP等高线的数值减小，那么定位的准确性相应的就会增加。

结语

根据站点的闪电探测基本思路，通过闪电探测的原理和算法，充分阐述了测向测时差法。通过探测精度和站点布置偏差一定的基础之上，使用计算机软件MATLAB R2016a运行算法，获得四站定位在站点布局不同的条件下定位精度的覆盖结果。利用比较研究得出，Y形站点布局是闪电探测较为合理的布局，在一定的覆盖区域内，可以获得较好的定位准确性且覆盖较广。此外，在Y形站点布局的基础上，当基线长度在100km-200km时，定位精度高，且是最佳Y形站点布局的距离。

参考文献

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