一种基于声学和电磁学的雷声定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到雷声定位的技术领域，尤其涉及到一种基于声学和电磁学的雷声定位系统。
【背景技术】
[0002]当前绝大多数发达国家和地区均已建设全国范围或地区范围的雷电监测网，而我国在这一领域相对滞后，在雷电监测预警的研发领域尚处于起步阶段，缺少全国范围的统一监测网，因此我们必须在短期内提高雷电监测技术水准，以此来全面发展军事气象，航空航天，电力系统，森林防火，盐场开采等。
[0003]监测雷电现象的各项物理系数以及发生位置，是雷电监测定位技术的基础任务。该技术也是雷电监测预警，发展研宄以及安全防护的重要基础，是一项服务于广大社会群众的科学技术，当前急需大力发展。而雷声定位技术是雷电监测以及安全防护领域的重要核心。
[0004]现有技术一的技术方案:使用24个传声器的传声器阵列，加大了定位的难度，可对单个声源进行比较精确的定位，还可以对多个精确定位。现有技术的缺点在于:误码率高；只可确定声源所在位置的方向和夹角，不能对其具体方位进行详细描述；成本高。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种基于声学和电磁学的雷声定位系统。
[0006]本实用新型是通过以上技术方案实现:
[0007]本实用新型提供了一种基于声学和电磁学的雷声定位系统及，该基于声学和电磁学的雷声定位系统包括:
[0008]声源定位装置，所述声源定位装置包括:至少三个拾音器及一个天线，其中，所述三个拾音器设置位置所在的平面与水平面呈小于九十度的锐角；
[0009]同步数据采集卡，所述同步数据采集卡分别与所述三个拾音器信号连接；
[0010]数据处理装置，所述数据处理装置与所述同步数据采集卡及天线信号连接，并根据所述同步数据采集卡采集的所述三个拾音器接收的不同的雷声声音信息及时间信息获取雷声在设定地图上的位置。
[0011]优选的，还包括显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置信号连接，并用于显示所述雷声在所述设定地图上的位置。
[0012]优选的，所述拾音器的个数为三个。
[0013]优选的，所述三个拾音器中至少一个为电容式驻极体话筒。
[0014]优选的，所述天线为针状天线。
[0015]本实用新型的有益效果是:根据基于到达时间差的声源定位技术的特点，结合雷声信号识别，设计的基于声学和电磁学的雷声定位系统，使得整个系统结构简单，并且有效减少了由于雷声距离较远、观测会受到地形因素、天气因素的影响，不同时间段监测周围环境的噪声大小不同的影响，多径传输、风速带来的多普勒效应等等，以及驻极体话筒的方向性、幅度响应非线性的个体差异等造成的误差影响。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例提供的基于声学和电磁学的雷声定位系统的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型实施例提供的基于声学和电磁学的雷声定位系统的流程图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]请参阅图1，图1是本实用新型提供的基于声学和电磁学的雷声定位系统的结构示意图。
[0020]本实用新型实施例提供了一种基于声学和电磁学的雷声定位系统，该基于声学和电磁学的雷声定位系统包括:声源定位装置10，所述声源定位装置10包括:至少三个拾音器11及一个天线12，其中，所述三个拾音器11设置位置所在的平面与水平面呈小于九十度的锐角；
[0021]同步数据采集卡20，所述同步数据采集卡20分别与所述三个拾音器11信号连接;
[0022]数据处理装置30，所述数据处理装置30与所述同步数据采集卡20及天线12信号连接，并根据所述同步数据采集卡20采集的所述三个拾音器11接收的不同的雷声声音信息及时间信息获取雷声在设定地图上的位置。
[0023]此外，该系统还包括显示装置40，所述显示装置40与所述数据处理装置30信号连接，并用于显示所述雷声在所述设定地图上的位置。
[0024]为了方便对本实施例的理解，下面对其结构以及原理进行详细说明。
[0025]本实施例提供的基于声学和电磁学的雷声定位系统利用电磁学和声学的方法监测雷电信号，通过研宄和分析雷电发生时各个物理量的统计特征，设计了利用雷电发生时，拾音器11阵列对电信号和声音信号接收的时间差异来计算雷电发生的距离；利用百度地图定位信息功能，在二维空间内对雷声发生的位置进行描绘。
[0026]该基于声学和电磁学的雷声定位系统包括硬件和软件部分，硬件部分需解决雷声信号及电场信号的采集、预处理等工作；软件部分需解决雷声信号及电场信号的后期处理、定位显示等工作。
[0027]其中的硬件组成:由3个拾音器11和I个天线12组成，上述部件只要摆放在空间上不同的的四个点即可，其中，3个拾音器11不能放置在同一个水平面或垂直面上。一个同步数据采集卡20 (4通道)，一台计算机(数据处理装置30)构成。软件结构:4路声音信号经过语音信号预处理之后，由前置放大器增强，通过软件来计算时间差或者声压比，然后就基于到达时间差和声压幅度比的方法，二选一进行声源定位。由于雷声定位软件的使用需要雷声音频文件，所以音频文件的获取就是所有工作的先决条件。为了接收声音信号，我们使用的是计算机外接三个拾音器11，拾音器11中包含了一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，接收到的声波会使话筒内的驻极体薄膜产生震动，这会让电容发生改变。外在表现就是驻极体话筒产生了微小电压，使计算机可以接收到音频信号。
[0028]本实用新型实施例还提供了一种基于声学和电磁学的雷声定位方法，该方法包括以下步骤:
[0029]以天线接收到信号的时间为基准时间；
[0030]通过至少三个拾音器接收雷声，并记录每个拾音器接收到雷声的大小及在接收到雷声时的时间；
[0031]以基于到达时间差的三维定位系统算法为核心，将信号分为四个声道，以天线接收到