基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法
技术领域
1.本发明涉及云地闪初次闪击探测算法技术领域，具体为基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法。
背景技术：
2.静止卫星闪电成像仪通过光学成像探测实现闪电定位，能够对闪电活动进行长时间连续监测，为地区强对流天气预警和区域闪电活动特征研究提供观测基础，结合静止卫星闪电成像仪研究现状，针对风云静止卫星闪电成像仪工作原理和产品算法进行了介绍，闪电放电过程会产生很强的光辐射，实现对闪电的光学探测，目前的云地闪初次闪击探测算法不能对天气精准探测，进而导致难以确定闪电发生的准确位置，给天气观测人员带来一定的困扰，为此提出具体为基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法解决上述问题。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法，具备探测精度的优点，解决了目前的云地闪初次闪击探测算法不能对天气精准探测，进而导致难以确定闪电发生的准确位置，给天气观测人员带来一定困扰的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法，其探测算法包括如下步骤：
5.a、装载于microlab-1卫星上的闪电光学瞬变探测器和装载于热带降水测量计划任务卫星上的闪电成像仪；
6.b、静止卫星闪电成像仪：静止卫星闪电成像仪主要包括ccd面阵以及用于星上数据预处理和背景信号滤除的星上实时事件处理器；
7.c、闪电产品算法：闪电产品算法对经地面处理系统定标定位处理后的发光事件进行虚假信号滤除和聚类分析，输出闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息，以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系；
8.c1、闪电成像仪ccd面阵探测的原始数据中的噪声主要来源于闪电成像仪的仪器探测系统噪声，不同ccd面元噪声在总噪声中所占的比例和降噪方法有所不同，可采用面元噪声滤除方法，针对不同噪声特征，对噪声进行初步滤除；
9.d、星上数据预处理系统：实现对闪电信号的捕捉，并将闪电事件与背景数据一并输出给信息编码电路并传至地面接收测站；
10.d1、星上预处理系统输出的经定标定位处理后的原始探测数据，进行虚假信号滤除和聚类分析处理，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系的闪电探测产品，当闪电成像仪ccd面阵单个像元探测到的闪电光辐射的辐亮度高于背景阈值时，定义为一次闪电事件，即像元观测区
域云中闪电光辐射透过云层的发光现象，对应的ccd面阵该像元中心位置即为这次闪电事件的位置，同一帧ccd图像上的多个相邻微小像元探测到的闪电事件组成一个组，对应于地闪的一次回击或云闪的一次k变化，满足一定阈值条件的多个组定义为一次真实的闪电过程；
11.d2、经面元噪声滤除方法处理后的观测数据中仍然存在噪声，这些噪声只能在聚类分析后做进一步滤除，即虚假信号滤除，风云四号静止卫星闪电成像仪虚假信号滤除算法，对聚类分析后的闪电事件、组和闪电产品，首先分析特定区域是否只存在一个事件、组或闪电，若出现此类情况，则可能为虚假信号，然后，对聚类分析输出的闪电产品采用如下方法滤除不同噪声产生的虚假信号，蒙特卡洛方法滤除粒子噪声，背景噪声分析、过渡区域滤除、闪烁滤除、边缘滤除、关联滤除和组滤除；
12.f、模拟代理数据生成：由于云层的散射和吸收作用，闪电发出的光辐射在云层中传输，光辐射强度会发生衰减，由于闪电光源非稳态光源的特殊性，应用蒙特卡罗方法可较为准确地模拟闪电光辐射在云中的辐射传输过程，此外，由于卫星探测的闪电光辐射来自于云顶，因此需利用云顶高度订正提高闪电定位精度；
13.e1、仪模拟代理数据的生成方法如下，首先假定光脉冲的位置和发生时间，其次生成正态分布的光脉冲对应的电流幅值，最后利用经验分布函数和电流幅值，获得发光事件的辐亮度值，以及每个光脉冲对应的光子分布。
14.优选的，所述步骤a中作为lis的原型，相对赤道倾角70
°
，轨道高度 740km，观测区域为75
°
s—75
°
n，轨道周期为100分钟，完整覆盖全球需 55天，用于探测闪电光辐射的电荷耦合器件探测阵列(ccd)大小为128
×
128，观测视场为1300km
×
1300km，空间分辨率为10km，闪电探测率为50％～66％。
15.优选的，所述步骤b中处理器主要包括卫星观测数据定标和定位，以及包括虚假信号滤除和聚类分析等产品算法的产品生成系统。
16.优选的，所述步骤d中星上数据预处理系统的主要部分是星上实时事件处理器，实时事件处理器接收ccd面阵并行输出的原始观测数据，经信号接收与限幅、多帧平均背景估值、背景信号去除、逐元阈值自适用设置、闪电信号探测、闪电信号编码。
17.优选的，所述步骤d2中的蒙特卡洛方法滤除粒子噪声为ccd面阵探测的高能粒子影响产生的随机分布的噪声，闪烁滤除为滤除太阳光散射影响卫星观测平台。
18.优选的，所述步骤e1中模拟代理数据应用于风云四号静止卫星闪电成像仪的聚类算法仿真测试。
19.优选的，所述步骤c1中闪电成像仪的仪器探测系统噪声包括重复噪声、鬼影噪声、棒棒糖噪声、轨迹噪声和冲击噪声等。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
21.1、本发明通过静止卫星闪电成像仪ccd观测波长为777.4nm，ccd探测来自闪电放电过程产生的光辐射，探测到的光辐射强度数据通过星上rtep进行星上数据预处理和地面产品生成系统，首先，采用背景光估计等方法滤除 ccd面元探测的背景光，提取可能来自于闪电的发光事件，数据实时发送至地面接收站，以便于工作人员进行观测，其次，地面接收站对rtep下传的数据进行定标和定位处理，输出经定标定位后的包含发光事件的发生时间，位置和强度等信息的闪电成像仪产品，最后，利用产品算法软件，进行虚假信号滤除和
聚类分析，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息的闪电成像仪产品，应用于业务服务和科研，风云四号静止卫星闪电成像仪基本能够覆盖大部分地区及邻近陆地和海洋区域，实现地区闪电活动特征的观测，星上rtep接收ccd面阵并行输出的原始观测数据，经信号接收与限幅、多帧平均背景估值、背景信号去除、逐元阈值自适用设置、闪电信号探测、闪电信号编码，将闪电事件与背景数据一并输出给信息编码电路并传至地面接收测站，glm利用rtep实现背景光滤除，rtep算法主要目的是对原始数据进行背景光去除，减小背景光对闪电观测的影响，白天背景光的变化主要与太阳角度、云体反射率和地面反照率有关，根据背景光的特征，滤除方法包括空间滤除、光谱滤除和空间滤除。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法，其探测算法包括如下步骤：
24.a、装载于microlab-1卫星上的闪电光学瞬变探测器和装载于热带降水测量计划任务卫星上的闪电成像仪；
25.b、静止卫星闪电成像仪：静止卫星闪电成像仪主要包括ccd面阵以及用于星上数据预处理和背景信号滤除的星上实时事件处理器；
26.c、闪电产品算法：闪电产品算法对经地面处理系统定标定位处理后的发光事件进行虚假信号滤除和聚类分析，输出闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息，以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系；
27.c1、闪电成像仪ccd面阵探测的原始数据中的噪声主要来源于闪电成像仪的仪器探测系统噪声，不同ccd面元噪声在总噪声中所占的比例和降噪方法有所不同，可采用面元噪声滤除方法，针对不同噪声特征，对噪声进行初步滤除；
28.d、星上数据预处理系统：实现对闪电信号的捕捉，并将闪电事件与背景数据一并输出给信息编码电路并传至地面接收测站；
29.d1、星上预处理系统输出的经定标定位处理后的原始探测数据，进行虚假信号滤除和聚类分析处理，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系的闪电探测产品，当闪电成像仪ccd面阵单个像元探测到的闪电光辐射的辐亮度高于背景阈值时，定义为一次闪电事件，即像元观测区域云中闪电光辐射透过云层的发光现象，对应的ccd面阵该像元中心位置即为这次闪电事件的位置，同一帧ccd图像上的多个相邻微小像元探测到的闪电事件组成一个组，对应于地闪的一次回击或云闪的一次k变化，满足一定阈值条件的多个组定义为一次真实的闪电过程；
30.d2、经面元噪声滤除方法处理后的观测数据中仍然存在噪声，这些噪声只能在聚类分析后做进一步滤除，即虚假信号滤除，风云四号静止卫星闪电成像仪虚假信号滤除算法，对聚类分析后的闪电事件、组和闪电产品，首先分析特定区域是否只存在一个事件、组
或闪电，若出现此类情况，则可能为虚假信号，然后，对聚类分析输出的闪电产品采用如下方法滤除不同噪声产生的虚假信号，蒙特卡洛方法滤除粒子噪声，背景噪声分析、过渡区域滤除、闪烁滤除、边缘滤除、关联滤除和组滤除；
31.g、模拟代理数据生成：由于云层的散射和吸收作用，闪电发出的光辐射在云层中传输，光辐射强度会发生衰减，由于闪电光源非稳态光源的特殊性，应用蒙特卡罗方法可较为准确地模拟闪电光辐射在云中的辐射传输过程，此外，由于卫星探测的闪电光辐射来自于云顶，因此需利用云顶高度订正提高闪电定位精度；
32.e1、仪模拟代理数据的生成方法如下，首先假定光脉冲的位置和发生时间，其次生成正态分布的光脉冲对应的电流幅值，最后利用经验分布函数和电流幅值，获得发光事件的辐亮度值，以及每个光脉冲对应的光子分布。
33.具体的，步骤a中作为lis的原型，相对赤道倾角70
°
，轨道高度740km，观测区域为75
°
s—75
°
n，轨道周期为100分钟，完整覆盖全球需55天，用于探测闪电光辐射的电荷耦合器件探测阵列(ccd)大小为128
×
128，观测视场为1300km
×
1300km，空间分辨率为10km，闪电探测率为50％～66％。
34.具体的，步骤b中处理器主要包括卫星观测数据定标和定位，以及包括虚假信号滤除和聚类分析等产品算法的产品生成系统。
35.具体的，步骤d中星上数据预处理系统的主要部分是星上实时事件处理器，实时事件处理器接收ccd面阵并行输出的原始观测数据，经信号接收与限幅、多帧平均背景估值、背景信号去除、逐元阈值自适用设置、闪电信号探测、闪电信号编码。
36.具体的，步骤d2中的蒙特卡洛方法滤除粒子噪声为ccd面阵探测的高能粒子影响产生的随机分布的噪声，闪烁滤除为滤除太阳光散射影响卫星观测平台。
37.具体的，步骤e1中模拟代理数据应用于风云四号静止卫星闪电成像仪的聚类算法仿真测试。
38.具体的，步骤c1中闪电成像仪的仪器探测系统噪声包括重复噪声、鬼影噪声、棒棒糖噪声、轨迹噪声和冲击噪声等。
39.使用时，通过装载于microlab-1卫星上的闪电光学瞬变探测器和装载于热带降水测量计划任务卫星上的闪电成像仪，用于探测闪电光辐射的电荷耦合器件探测阵列ccd大小为128
×
128，观测视场为1300km
×
1300km，空间分辨率为10km，闪电探测率为50％～66％，通过静止卫星闪电成像仪、ccd面阵以及用于星上数据预处理和背景信号滤除的星上实时事件处理器，观测波长为777.4nm，ccd探测来自闪电放电过程产生的光辐射，探测到的光辐射强度数据通过星上rtep进行星上数据预处理和地面产品生成系统，采用背景光估计等方法滤除ccd面元探测的背景光，提取可能来自于闪电的发光事件，数据实时发送至地面接收站，以便于工作人员进行观测，其次，地面接收站对 rtep下传的数据进行定标和定位处理，输出经定标定位后的包含发光事件的发生时间，位置和强度等信息的闪电成像仪产品，最后，利用产品算法软件，进行虚假信号滤除和聚类分析，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息的闪电成像仪产品，之后通过闪电成像仪ccd面阵探测的原始数据中的噪声主要来源于闪电成像仪的仪器探测系统噪声，不同ccd面元噪声在总噪声中所占的比例和降噪方法有所不同，可采用面元噪声滤除方法，针对不同噪声特征，对噪声进行初步滤除，最后由星上数据预处理系统，进行虚假信号滤除和聚类分析处理，输出包含
闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系的闪电探测产品，当闪电成像仪ccd面阵单个像元探测到的闪电光辐射的辐亮度高于背景阈值时，定义为一次闪电事件，即像元观测区域云中闪电光辐射透过云层的发光现象，对应的ccd面阵该像元中心位置即为这次闪电事件的位置，同一帧ccd图像上的多个相邻微小像元探测到的闪电事件组成一个组，对应于地闪的一次回击或云闪的一次k变化，满足一定阈值条件的多个组定义为一次真实的闪电过程，经面元噪声滤除方法处理后的观测数据中仍然存在噪声，这些噪声只能在聚类分析后做进一步滤除，即虚假信号滤除，风云四号静止卫星闪电成像仪虚假信号滤除算法，对聚类分析后的闪电事件、组和闪电产品，首先分析特定区域是否只存在一个事件、组或闪电，若出现此类情况，则可能为虚假信号，然后，对聚类分析输出的闪电产品采用如下方法滤除不同噪声产生的虚假信号，蒙特卡洛方法滤除粒子噪声，背景噪声分析、过渡区域滤除、闪烁滤除、边缘滤除、关联滤除和组滤除，通过模拟代理数据生成用于云层的散射和吸收作用，闪电发出的光辐射在云层中传输，光辐射强度会发生衰减，由于闪电光源非稳态光源的特殊性，应用蒙特卡罗方法可较为准确地模拟闪电光辐射在云中的辐射传输过程，此外，由于卫星探测的闪电光辐射来自于云顶，因此需利用云顶高度订正提高闪电定位精度，首先假定光脉冲的位置和发生时间，其次生成正态分布的光脉冲对应的电流幅值，最后利用经验分布函数和电流幅值，获得发光事件的辐亮度值，以及每个光脉冲对应的光子分布。
40.本技术文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本技术文主要用来保护机械装置，所以本技术文不再详细解释控制方式和电路连接。
41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语包括、包含或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句包括一个
……
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术领域
1.本发明涉及云地闪初次闪击探测算法技术领域，具体为基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法。
背景技术：
2.静止卫星闪电成像仪通过光学成像探测实现闪电定位，能够对闪电活动进行长时间连续监测，为地区强对流天气预警和区域闪电活动特征研究提供观测基础，结合静止卫星闪电成像仪研究现状，针对风云静止卫星闪电成像仪工作原理和产品算法进行了介绍，闪电放电过程会产生很强的光辐射，实现对闪电的光学探测，目前的云地闪初次闪击探测算法不能对天气精准探测，进而导致难以确定闪电发生的准确位置，给天气观测人员带来一定的困扰，为此提出具体为基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法解决上述问题。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法，具备探测精度的优点，解决了目前的云地闪初次闪击探测算法不能对天气精准探测，进而导致难以确定闪电发生的准确位置，给天气观测人员带来一定困扰的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法，其探测算法包括如下步骤：
5.a、装载于microlab-1卫星上的闪电光学瞬变探测器和装载于热带降水测量计划任务卫星上的闪电成像仪；
6.b、静止卫星闪电成像仪：静止卫星闪电成像仪主要包括ccd面阵以及用于星上数据预处理和背景信号滤除的星上实时事件处理器；
7.c、闪电产品算法：闪电产品算法对经地面处理系统定标定位处理后的发光事件进行虚假信号滤除和聚类分析，输出闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息，以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系；
8.c1、闪电成像仪ccd面阵探测的原始数据中的噪声主要来源于闪电成像仪的仪器探测系统噪声，不同ccd面元噪声在总噪声中所占的比例和降噪方法有所不同，可采用面元噪声滤除方法，针对不同噪声特征，对噪声进行初步滤除；
9.d、星上数据预处理系统：实现对闪电信号的捕捉，并将闪电事件与背景数据一并输出给信息编码电路并传至地面接收测站；
10.d1、星上预处理系统输出的经定标定位处理后的原始探测数据，进行虚假信号滤除和聚类分析处理，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系的闪电探测产品，当闪电成像仪ccd面阵单个像元探测到的闪电光辐射的辐亮度高于背景阈值时，定义为一次闪电事件，即像元观测区
域云中闪电光辐射透过云层的发光现象，对应的ccd面阵该像元中心位置即为这次闪电事件的位置，同一帧ccd图像上的多个相邻微小像元探测到的闪电事件组成一个组，对应于地闪的一次回击或云闪的一次k变化，满足一定阈值条件的多个组定义为一次真实的闪电过程；
11.d2、经面元噪声滤除方法处理后的观测数据中仍然存在噪声，这些噪声只能在聚类分析后做进一步滤除，即虚假信号滤除，风云四号静止卫星闪电成像仪虚假信号滤除算法，对聚类分析后的闪电事件、组和闪电产品，首先分析特定区域是否只存在一个事件、组或闪电，若出现此类情况，则可能为虚假信号，然后，对聚类分析输出的闪电产品采用如下方法滤除不同噪声产生的虚假信号，蒙特卡洛方法滤除粒子噪声，背景噪声分析、过渡区域滤除、闪烁滤除、边缘滤除、关联滤除和组滤除；
12.f、模拟代理数据生成：由于云层的散射和吸收作用，闪电发出的光辐射在云层中传输，光辐射强度会发生衰减，由于闪电光源非稳态光源的特殊性，应用蒙特卡罗方法可较为准确地模拟闪电光辐射在云中的辐射传输过程，此外，由于卫星探测的闪电光辐射来自于云顶，因此需利用云顶高度订正提高闪电定位精度；
13.e1、仪模拟代理数据的生成方法如下，首先假定光脉冲的位置和发生时间，其次生成正态分布的光脉冲对应的电流幅值，最后利用经验分布函数和电流幅值，获得发光事件的辐亮度值，以及每个光脉冲对应的光子分布。
14.优选的，所述步骤a中作为lis的原型，相对赤道倾角70
°
，轨道高度 740km，观测区域为75
°
s—75
°
n，轨道周期为100分钟，完整覆盖全球需 55天，用于探测闪电光辐射的电荷耦合器件探测阵列(ccd)大小为128
×
128，观测视场为1300km
×
1300km，空间分辨率为10km，闪电探测率为50％～66％。
15.优选的，所述步骤b中处理器主要包括卫星观测数据定标和定位，以及包括虚假信号滤除和聚类分析等产品算法的产品生成系统。
16.优选的，所述步骤d中星上数据预处理系统的主要部分是星上实时事件处理器，实时事件处理器接收ccd面阵并行输出的原始观测数据，经信号接收与限幅、多帧平均背景估值、背景信号去除、逐元阈值自适用设置、闪电信号探测、闪电信号编码。
17.优选的，所述步骤d2中的蒙特卡洛方法滤除粒子噪声为ccd面阵探测的高能粒子影响产生的随机分布的噪声，闪烁滤除为滤除太阳光散射影响卫星观测平台。
18.优选的，所述步骤e1中模拟代理数据应用于风云四号静止卫星闪电成像仪的聚类算法仿真测试。
19.优选的，所述步骤c1中闪电成像仪的仪器探测系统噪声包括重复噪声、鬼影噪声、棒棒糖噪声、轨迹噪声和冲击噪声等。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
21.1、本发明通过静止卫星闪电成像仪ccd观测波长为777.4nm，ccd探测来自闪电放电过程产生的光辐射，探测到的光辐射强度数据通过星上rtep进行星上数据预处理和地面产品生成系统，首先，采用背景光估计等方法滤除 ccd面元探测的背景光，提取可能来自于闪电的发光事件，数据实时发送至地面接收站，以便于工作人员进行观测，其次，地面接收站对rtep下传的数据进行定标和定位处理，输出经定标定位后的包含发光事件的发生时间，位置和强度等信息的闪电成像仪产品，最后，利用产品算法软件，进行虚假信号滤除和
聚类分析，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息的闪电成像仪产品，应用于业务服务和科研，风云四号静止卫星闪电成像仪基本能够覆盖大部分地区及邻近陆地和海洋区域，实现地区闪电活动特征的观测，星上rtep接收ccd面阵并行输出的原始观测数据，经信号接收与限幅、多帧平均背景估值、背景信号去除、逐元阈值自适用设置、闪电信号探测、闪电信号编码，将闪电事件与背景数据一并输出给信息编码电路并传至地面接收测站，glm利用rtep实现背景光滤除，rtep算法主要目的是对原始数据进行背景光去除，减小背景光对闪电观测的影响，白天背景光的变化主要与太阳角度、云体反射率和地面反照率有关，根据背景光的特征，滤除方法包括空间滤除、光谱滤除和空间滤除。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.基于fy4a卫星资料和雷达组网资料的云地闪初次闪击探测算法，其探测算法包括如下步骤：
24.a、装载于microlab-1卫星上的闪电光学瞬变探测器和装载于热带降水测量计划任务卫星上的闪电成像仪；
25.b、静止卫星闪电成像仪：静止卫星闪电成像仪主要包括ccd面阵以及用于星上数据预处理和背景信号滤除的星上实时事件处理器；
26.c、闪电产品算法：闪电产品算法对经地面处理系统定标定位处理后的发光事件进行虚假信号滤除和聚类分析，输出闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息，以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系；
27.c1、闪电成像仪ccd面阵探测的原始数据中的噪声主要来源于闪电成像仪的仪器探测系统噪声，不同ccd面元噪声在总噪声中所占的比例和降噪方法有所不同，可采用面元噪声滤除方法，针对不同噪声特征，对噪声进行初步滤除；
28.d、星上数据预处理系统：实现对闪电信号的捕捉，并将闪电事件与背景数据一并输出给信息编码电路并传至地面接收测站；
29.d1、星上预处理系统输出的经定标定位处理后的原始探测数据，进行虚假信号滤除和聚类分析处理，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系的闪电探测产品，当闪电成像仪ccd面阵单个像元探测到的闪电光辐射的辐亮度高于背景阈值时，定义为一次闪电事件，即像元观测区域云中闪电光辐射透过云层的发光现象，对应的ccd面阵该像元中心位置即为这次闪电事件的位置，同一帧ccd图像上的多个相邻微小像元探测到的闪电事件组成一个组，对应于地闪的一次回击或云闪的一次k变化，满足一定阈值条件的多个组定义为一次真实的闪电过程；
30.d2、经面元噪声滤除方法处理后的观测数据中仍然存在噪声，这些噪声只能在聚类分析后做进一步滤除，即虚假信号滤除，风云四号静止卫星闪电成像仪虚假信号滤除算法，对聚类分析后的闪电事件、组和闪电产品，首先分析特定区域是否只存在一个事件、组
或闪电，若出现此类情况，则可能为虚假信号，然后，对聚类分析输出的闪电产品采用如下方法滤除不同噪声产生的虚假信号，蒙特卡洛方法滤除粒子噪声，背景噪声分析、过渡区域滤除、闪烁滤除、边缘滤除、关联滤除和组滤除；
31.g、模拟代理数据生成：由于云层的散射和吸收作用，闪电发出的光辐射在云层中传输，光辐射强度会发生衰减，由于闪电光源非稳态光源的特殊性，应用蒙特卡罗方法可较为准确地模拟闪电光辐射在云中的辐射传输过程，此外，由于卫星探测的闪电光辐射来自于云顶，因此需利用云顶高度订正提高闪电定位精度；
32.e1、仪模拟代理数据的生成方法如下，首先假定光脉冲的位置和发生时间，其次生成正态分布的光脉冲对应的电流幅值，最后利用经验分布函数和电流幅值，获得发光事件的辐亮度值，以及每个光脉冲对应的光子分布。
33.具体的，步骤a中作为lis的原型，相对赤道倾角70
°
，轨道高度740km，观测区域为75
°
s—75
°
n，轨道周期为100分钟，完整覆盖全球需55天，用于探测闪电光辐射的电荷耦合器件探测阵列(ccd)大小为128
×
128，观测视场为1300km
×
1300km，空间分辨率为10km，闪电探测率为50％～66％。
34.具体的，步骤b中处理器主要包括卫星观测数据定标和定位，以及包括虚假信号滤除和聚类分析等产品算法的产品生成系统。
35.具体的，步骤d中星上数据预处理系统的主要部分是星上实时事件处理器，实时事件处理器接收ccd面阵并行输出的原始观测数据，经信号接收与限幅、多帧平均背景估值、背景信号去除、逐元阈值自适用设置、闪电信号探测、闪电信号编码。
36.具体的，步骤d2中的蒙特卡洛方法滤除粒子噪声为ccd面阵探测的高能粒子影响产生的随机分布的噪声，闪烁滤除为滤除太阳光散射影响卫星观测平台。
37.具体的，步骤e1中模拟代理数据应用于风云四号静止卫星闪电成像仪的聚类算法仿真测试。
38.具体的，步骤c1中闪电成像仪的仪器探测系统噪声包括重复噪声、鬼影噪声、棒棒糖噪声、轨迹噪声和冲击噪声等。
39.使用时，通过装载于microlab-1卫星上的闪电光学瞬变探测器和装载于热带降水测量计划任务卫星上的闪电成像仪，用于探测闪电光辐射的电荷耦合器件探测阵列ccd大小为128
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128，观测视场为1300km
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1300km，空间分辨率为10km，闪电探测率为50％～66％，通过静止卫星闪电成像仪、ccd面阵以及用于星上数据预处理和背景信号滤除的星上实时事件处理器，观测波长为777.4nm，ccd探测来自闪电放电过程产生的光辐射，探测到的光辐射强度数据通过星上rtep进行星上数据预处理和地面产品生成系统，采用背景光估计等方法滤除ccd面元探测的背景光，提取可能来自于闪电的发光事件，数据实时发送至地面接收站，以便于工作人员进行观测，其次，地面接收站对 rtep下传的数据进行定标和定位处理，输出经定标定位后的包含发光事件的发生时间，位置和强度等信息的闪电成像仪产品，最后，利用产品算法软件，进行虚假信号滤除和聚类分析，输出包含闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息的闪电成像仪产品，之后通过闪电成像仪ccd面阵探测的原始数据中的噪声主要来源于闪电成像仪的仪器探测系统噪声，不同ccd面元噪声在总噪声中所占的比例和降噪方法有所不同，可采用面元噪声滤除方法，针对不同噪声特征，对噪声进行初步滤除，最后由星上数据预处理系统，进行虚假信号滤除和聚类分析处理，输出包含
闪电事件、组和闪电的发生时间、位置和强度等信息以及基于结构树的闪电事件、组和闪电之间的从属关系的闪电探测产品，当闪电成像仪ccd面阵单个像元探测到的闪电光辐射的辐亮度高于背景阈值时，定义为一次闪电事件，即像元观测区域云中闪电光辐射透过云层的发光现象，对应的ccd面阵该像元中心位置即为这次闪电事件的位置，同一帧ccd图像上的多个相邻微小像元探测到的闪电事件组成一个组，对应于地闪的一次回击或云闪的一次k变化，满足一定阈值条件的多个组定义为一次真实的闪电过程，经面元噪声滤除方法处理后的观测数据中仍然存在噪声，这些噪声只能在聚类分析后做进一步滤除，即虚假信号滤除，风云四号静止卫星闪电成像仪虚假信号滤除算法，对聚类分析后的闪电事件、组和闪电产品，首先分析特定区域是否只存在一个事件、组或闪电，若出现此类情况，则可能为虚假信号，然后，对聚类分析输出的闪电产品采用如下方法滤除不同噪声产生的虚假信号，蒙特卡洛方法滤除粒子噪声，背景噪声分析、过渡区域滤除、闪烁滤除、边缘滤除、关联滤除和组滤除，通过模拟代理数据生成用于云层的散射和吸收作用，闪电发出的光辐射在云层中传输，光辐射强度会发生衰减，由于闪电光源非稳态光源的特殊性，应用蒙特卡罗方法可较为准确地模拟闪电光辐射在云中的辐射传输过程，此外，由于卫星探测的闪电光辐射来自于云顶，因此需利用云顶高度订正提高闪电定位精度，首先假定光脉冲的位置和发生时间，其次生成正态分布的光脉冲对应的电流幅值，最后利用经验分布函数和电流幅值，获得发光事件的辐亮度值，以及每个光脉冲对应的光子分布。
40.本技术文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本技术文主要用来保护机械装置，所以本技术文不再详细解释控制方式和电路连接。
41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语包括、包含或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句包括一个
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限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
