一种雷电定位方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及雷电检测领域，尤其涉及一种雷电定位方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、雷电对城市的危害主要包括以下方面：威胁人身安全、造成建筑、电气设备、公共服务设施损坏和经济损失，因此统计雷电在城市的分布区域显得十分重要。

2、现有的雷电定位主要包括下列方法：

3、雷电的定位方法及系统、设备及存储介质，包括如下步骤：

4、获取待识别的声音数据以及电磁波数据；利用声音信号以及预先训练的第一模型，确定声音数据中的包括至少一个目标雷声信号的目标雷声信息；

5、利用目标雷声信号、电磁波信号以及预先训练的第二模型，确定电磁波数据中的包括目标雷声信号对应的目标电磁波信号的目标雷电信息；根据目标雷声信息以及目标雷电信息，确定雷电的目标位置信息，以实现雷电定位。通过上述方式，利用声纹识别技术结合神经网络算法，建立高精度的雷声识别模型与声电匹配模型，提高雷声信号识别精度，从而实现单个探测站对雷电的高精度定位。由于对雷声进行了高精度识别，还可提取出雷声信号中蕴含的雷电信号进行雷电全面监测。

6、但上述方法目前还存在一些应用实现上的问题，比如预先训练的第一模型和第二模型的性能在很大程度上决定了定位的准确性。如果模型训练所使用的数据集与实际应用场景中的雷声和电磁波特征存在显著差异，可能导致模型泛化能力弱，无法准确识别和匹配实际监测到的信号。此外，模型更新与维护的复杂性也可能成为实际应用中的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提出一种雷电定位方法、设备及存储介质，解决现有技术无法直接应用且雷电定位不准确的问题。

2、一种雷电定位方法，包括以下步骤：

3、s1：将多台具备北斗同步系统的das主机通过光纤铺设在预定区域；

4、s2：利用北斗同步系统完成das主机的时间同步；

5、s3：利用各das主机采集雷电声波，并记录雷电声波信号到达各das主机时的确定时间戳；

6、s4：将各个das主机采集到的带有北斗同步时间戳的信号数据传输到中心处理器或数据中心，通过tdoa定位算法，计算不同das主机间同一雷电事件信号到达时间差；

7、s5：根据时间差计算雷电在三维空间中的精确坐标，实现雷电定位。

8、一种存储介质，所述存储介质存储指令及数据用于实现一种雷电定位方法。

9、一种雷电定位设备，包括：处理器及所述存储介质；所述处理器加载并执行所述存储介质中的指令及数据用于实现一种雷电定位方法。

10、本发明提供的有益效果是：

11、(1)高精度北斗时间同步：采用北斗卫星导航系统实现各分布式声光纤传感主机间微秒级的时间同步，确保雷电事件发生时刻记录的精确性，为定位计算提供坚实的时间基准。

12、(2)分布式光纤传感网络：利用现有复合架空电缆中的光纤资源构建das网络，每个接入点配备光纤声发射传感主机，实现广域、多角度、多层次的雷电声波监测，提供丰富的多点观测数据以提升定位精度。

13、(3)光纤直接感知雷电声波：采用光纤作为直接感知媒介，通过检测光相位变化捕捉雷电声波引起的振动信号，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、长距离传输等优势，尤其适用于复杂环境下的雷电监测。

14、(4)实时雷电地理分布图：实现定位结果的实时可视化，生成雷电地理分布图，直观展示空间分布情况，有助于快速评估雷电灾害风险，为应急响应和资源调度提供决策支持。

15、(5)深度学习辅助的噪声分辨与定位算法集成：集成深度学习模型，有效区分雷电声信号与各类环境噪声(如汽车、挖掘机、马达等)，增强系统在复杂环境下的抗干扰能力，确保雷电事件检测与定位的准确性。

16、(6)明确提出使用非线性优化方法(如最小二乘法)进行定位计算，详细阐述定位计算的流程(时间差计算距离、非线性方程组构建、最小二乘法优化)，提供定位算法的具体实现路径。

17、(7)系统化解决方案：提供涵盖硬件(分布式光纤传感网络、北斗同步系统)与软件(定位算法、实时地理分布图生成)的完整、系统化雷电监测与定位解决方案，具有高度集成度与实用性，相较于现有技术，呈现更全面、系统且技术先进的雷电监测体系。

技术特征：

1.一种雷电定位方法，其特征在于：方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种雷电定位方法，其特征在于：步骤s5具体如下：

3.如权利要求2所述的一种雷电定位方法，其特征在于：步骤s51中，校正声速的公式如下：

4.如权利要求2所述的一种雷电定位方法，其特征在于：步骤s52中雷电声波传输的距离如下：

5.如权利要求4所述的一种雷电定位方法，其特征在于：步骤s53具体如下：

6.如权利要求5所述的一种雷电定位方法，其特征在于：所述非线性优化方法包括：最小二乘法、牛顿法、拟牛顿法和l-m方法。

7.如权利要求1所述的一种雷电定位方法，其特征在于：步骤s3中利用das主机采用雷电声波的具体过程如下：

8.如权利要求7所述的一种雷电定位方法，其特征在于：步骤s32中预训练雷电识别模型的过程如下：

9.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质存储指令及数据用于实现权利要求1～8任一项所述的一种雷电定位方法。

10.一种雷电定位设备，其特征在于：包括：处理器及存储介质；所述处理器加载并执行存储介质中的指令及数据用于实现权利要求1～8任一项所述的一种雷电定位方法。

技术总结本发明涉及雷电检测领域，公开了一种雷电定位方法、设备及存储介质，方法包括步骤：将多台具备北斗同步系统的DAS主机通过光纤铺设在预定区域；利用北斗同步系统完成DAS主机的时间同步；用各DAS主机采集雷电声波，并记录雷电声波到达各DAS主机时的确定时间戳；将各个DAS主机采集到的带有北斗同步时间戳的信号数据传输到中心处理器或数据中心，通过TDOA定位算法，计算不同DAS主机间同一雷电事件信号到达时间差；根据时间差计算雷电在三维空间中的精确坐标，实现雷电定位。本发明有益效果是：能够直接进行应用且雷电定位精度高。技术研发人员：刘敏受保护的技术使用者：安徽中科昊音智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9