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VHF频段雷电信号的时—频—空域特征研究

作　者: 余恒
导　师: 马洪
学　校: 华中科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: VHF频段 LABVIEW 时域频域多重信号分类算法
分类号: P427.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 42次
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内容摘要

随着人类在气象、航空、航天及微电子领域的研究和长足发展,雷电灾害的影响面越来越广,其破坏力及造成的经济损失越来越大,从而研究更先进、更有效的闪电探测定位系统,特别是针对云闪的探测系统,就成了当务之急。云闪信号主要集中在VHF频带,因此本文首先将基于LABVIEW软件平台,就VHF频段内的雷电信号展开时域、频域及空域方面的研究,主要包括以下内容:关于VHF频段的雷电信号的时域和频域特性研究:介绍了VHF频段的雷电信号的接收和采集存储方法、雷电信号的时域特征提取方法、频域特征分析方法及概率分布特征分析方法的算法设计、软件实现、所得结论及应用分析。基于LABVIEW及MATLAB的算法仿真详细论述了雷电信号概率分布特征的统计结果,即验证了原始雷电信号的幅度服从高斯分布的特性;雷电信号的时域特征提取分别得到未滤波及两种标准滤波情况下的四种分类的雷电信号的时域波形图、功率及标准偏差的数值,并且总结出雷电信号时域特征的一个变化规律,即:采集的雷电信号辐射越强,时域波形图的幅度越大,功率及标准偏差的数值也越大,且滤波后的雷电信号的脉冲相比滤波前更尖锐;雷电信号的频域特征分析分别得到未滤波及两种标准滤波情况下的四种分类的雷电信号的功率谱图,并且总结出雷电信号频域特征的一个变化规律,即:采集的雷电信号辐射越强,功率谱越大,且典型有雷电情况下的功率谱比典型无雷电情况下的功率谱高出20dBm以上。关于VHF频段的雷电信号的空域特性研究:介绍了基于均匀圆阵的多重信号分类算法(MUSIC, Multiple Signal Classification)的LABVIEW软件实现方法。按照流程图的设计思想将整个二维测向算法分为四个模块,依次对各个模块进行软件实现,最后组合成一个完整的测向系统,并利用两个性能测试实验对其性能进行分析,从而初步实现了对雷电信号的二维空间谱估计。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 雷电现象的研究及重大发现  9-10
  1.2 VHF 频段雷电信号特征的国内外研究成果  10-12
  1.3 发展展望  12
  1.4 本文工作  12-14
2 VHF 频段雷电信号的接收、采集与处理分析方法  14-42
  2.1 虚拟仪器技术和LABVIEW  14-15
  2.2 VHF 频段雷电信号特征的分析流程简介  15-16
  2.3 VHF 频段雷电信号的接收和采集存储方法  16-22
  2.4 VHF 频段雷电信号的时域特征提取方法  22-33
  2.5 VHF 频段雷电信号的频域特征分析方法  33-38
  2.6 VHF 频段雷电信号的概率分布特征分析方法  38-41
  2.7 小结  41-42
3 VHF 频段雷电信号特征的分析及在雷电检测中的应用  42-76
  3.1 VHF 频段雷电信号概率分布特征的统计处理  42-45
  3.2 VHF 频段雷电信号的时域特征统计分析  45-59
  3.3 VHF 频段雷电信号的频域特征统计分析  59-71
  3.4 完整雷击过程的统计特性及分析  71-74
  3.5 基于雷电信号特征的信号检测算法设计  74-75
  3.6 小结  75-76
4 雷电信号的DOA 估计及其LABVIEW 实现  76-91
  4.1 基于MUSIC 算法的雷电信号二维波达方向测量技术  76-79
  4.2 基于LABVIEW 平台的雷电信号波达方向估计单元设计  79
  4.3 基于实采雷电数据的阵列信号源生成方法及其实现  79-80
  4.4 信号源数目估计模块  80-82
  4.5 空间谱函数模块  82-83
  4.6 谱峰搜索模块  83-86
  4.7 MUSIC 算法软件实现的性能分析  86-90
  4.8 小结  90-91
5 总结与展望  91-92
致谢  92-93
参考文献  93-96

VHF频段雷电信号的时—频—空域特征研究

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