斜向通道雷电电磁场远场近似特性

为了使雷电电磁场的计算更加接近实际情况,并对远场区雷电电磁脉冲场进行模拟,利用偶极子理论对斜向放电通道雷电电磁场解析表达式进行了求解,用解析方法对地表雷电电磁场及其导数在远场区的一阶、二阶近似表达式进行了推导,得到了电磁场及其导数与通道底部电流及其导数的远场近似关系。采用脉冲函数表示通道基电流,对比了精确表达式与近似表达式计算的电磁场及其导数波形。结果表明在远场区,斜向通道雷电电磁场波形与其近似波形的偏差、电磁场导数波形与其近似导数波形之间的偏差均随着距离的增加而减小,且电磁场导数近似公式要比电磁场近似公式适用范围更加广泛。计算结果验证了解析推导近似的可行性。     

云闪反冲流光过程的电磁场计算及其影响因素分析

针对云闪反冲流光的电磁辐射问题,基于偶极子法建立了云闪反冲流光过程的三维电磁场计算模型,研究获得了观测方位角、反冲流光传播速度以及通道弯曲对其地面电磁场计算的影响规律.结果表明:除中间过渡场区以内的地面电场外,观测方位角越大,斜向云闪通道地面电磁场的幅值越小;反冲流光传播速度越大,相应地面电磁场的幅值越大、脉冲宽度越窄;云闪通道弯曲将导致地面电磁场波形出现不同程度的起伏波动,但沿斜向通道主干附近出现的随机弯曲,基本不会影响其地面电磁场波形的整体走势.     

LEMP 空间表达式求解及分布规律研究

利用偶极子理论对Maxwell方程组进行了求解,得到了垂直通道与斜向通道模型的雷电电磁场解析表达式。基于此表达式分析了不同高度处雷电电磁场的空间分布规律。研究结果表明,在垂直通道与斜向通道模型中,垂直电场和磁场受观测点高度的影响随水平距离的增加而减小,但是对水平电场而言,在垂直通道模型中其初始峰值随着观测点高度增加而增加,在斜向通道模型中,当观测点在通道下方时电场峰值随着观测点高度的增加而增加,当观测点在通道上方时高度越高电场峰值越小。     

基于模糊认知图的机器人高层规划研究

本文采用模糊认知图模拟机器人在复杂环境下的动态行为,来对机器人进行高层规划.基于模糊认知图的机器人高层规划系统不仅在一定程度上克服了基于符号机器人规划存在的不适用于含有许多独立子问题或子系统的大系统及机器人之间的合作与协调机制较难寻找等问题,而且还能有效克服基于进化机器人、基于神经网络机器人进行动态行为规划时算法和实现的高度复杂性、需要大量的训练样本及时间、易产生干扰等问题.实验表明把模糊认知图应用到机器人高层规划系统能较好的解决以上问题,且具有简单、鲁棒等特点.     

斜向通道地表雷电电磁脉冲场分布规律研究

通过分解电流微元偶极子并求解Maxwell方程组,得到了斜向通道雷电电磁脉冲(Lightning Electromagnetic Pulse,LMEP)场解析表达式;基于此斜向通道模型,研究了不同方位角和回击速度时的雷电电磁场分布规律.结果显示:近场区电场分量随方位角的变化规律要受到放电通道倾斜程度的影响,但是其他场区的电场分量和任意场区的磁场分量初始峰值均会随方位角的增加而减小;当回击速度改变时近场区电磁场分布规律保持不变,但在中间场和远场区电磁场初始峰值将随回击速度的增大而增大.     

地闪弯曲通道在不同观察尺度下的回击电磁场特征分析

基于偶极子法建立了弯曲通道中任意倾斜通道段产生雷电回击电磁场的三维计算模型, 给出了空间倾斜通道微元在柱坐标系下激发电磁场的解析表达式, 以此为基础, 研究了弯曲地闪通道的观察尺度对首次回击和后继回击电磁场计算的影响.结果表明:通道弯曲是导致雷电回击电磁场波形出现振荡的直接原因, 无论是首次回击还是后继回击, 近区电场基本上不会因为通道弯曲而出现振荡, 通道弯曲及其观察尺度也基本不会影响所计算回击电磁场初始峰值(近场区和过渡场区的电场波形为初始拐点)的上升时间, 但会影响回击电磁场波形的初始峰值(或初始拐点)、波形的振荡起伏程度以及波形的频谱能量分布, 且通道的观察尺度越小、观测点的距离越远、通道回击电流的上升时间越短, 对应回击电磁场波形中的振荡起伏越明显.     

雷电电磁脉冲场对双绞线的耦合研究

为研究双绞线短线缆在雷电电磁脉冲场辐照下终端负载的感应电压,利用WU-800 型MARX 源和有界波模拟器来模拟雷电电磁脉冲场,对双绞线进行辐照耦合试验。试验中改变雷电电磁脉冲场波形、双绞线长度、辐射场与线缆夹角、双绞线终端负载（线性及非线性）,观测双绞线终端负载处的响应电压,分析响应规律。结果表明：雷电电磁脉冲场的上升沿对线缆耦合电压幅值影响较大,脉宽对耦合电压影响较小;辐照试验中线缆长度具有选频特性,随着短线缆长度的增加,终端负载响应电压的主频点逐步降低,但幅值逐步增大;电场极化方向对线缆终端响应幅值有较大影响,但并不改变响应波形;线缆在辐照情况下对终端负载可等效为一电压源,受测端负载电压满足电压源分压原理,非受测端负载改变等效电压源的内部参数,但影响较小;双绞线连接二极管,会显著影响耦合电压的频谱分布,同时幅值也会改变。     

回击速度对雷电电磁场近似关系的影响

为了探索雷电回击通道底部电流与回击电磁场之间的关系,基于TL模型在近场区和远场区对雷电电磁场近似表达式进行了推导,在此基础上研究了回击速度对底部电流和雷电电磁场之间近似性的影响。研究结果表明：在近场区电磁场与底部电流之间的差异主要集中在峰值部分,而在远场区二者之间的差异主要集中在峰值过后的下降沿部分,但无论在近场区还是远场区,二者之间的偏差均会随着回击速度的增大而减小,当回击速度接近光速时,二者波形几乎完全重合。在v=c时基于不同的电磁场成分对电磁场与底部电流之间的关系进行了推导,结果显示当v=c时近场近似与远场近似将统一为一个相同的表达式,且此表达式在推导过程中不存在任何近似,进一步证明了当v=c时,无论在近场区还是远场区地表电磁场波形与底部电流波形完全一致。     

弯曲通道长度及倾斜角度对雷电电磁场影响研究

为了得到弯曲通道雷电电磁脉冲场的分布特性,将电流微源偶极子进行水平分解和垂直分解,利用偶极子法对弯曲通道产生电磁场的表达式进行了推导.在此基础上就底部回击通道长度以及上部回击通道倾斜角度对地表电磁场的影响规律进行了相关研究.研究结果表明,弯曲通道的电磁场峰值主要取决于底部放电通道的长度,在中间场和远场区底部通道越长对应的电磁场幅值越小;而倾斜角度对近场区电磁场影响极小,在中间场和远场区电磁场幅值会随着倾斜角度的增加而降低,且距离越远倾斜角度对电磁场幅值的影响越明显.     

水平分层大地电导率对倾斜通道LEMP 场影响研究

为了得到水平分层条件下,放电通道倾斜角度、大地电导率以及分层土壤厚度对倾斜通道雷电电磁脉冲(LEMP)场的影响规律,在差分条件下对三维直角坐标系的倾斜放电通道加源方程进行了推导,在此基础上利用时域有限差分(FDTD)法对倾斜通道雷电电磁场进行了建模。研究结果表明,当放电通道倾斜角度改变时,雷电电磁场峰值会随着倾斜角度的增加而出现明显的上升,同时观测点与雷击点之间的距离越大倾斜角度对电磁场的影响越明显。当电导率发生改变时,上层电导率主要影响电磁场的峰值,而底层土壤电导率主要影响电磁场的下降沿陡度和波尾幅值,对电磁场峰值影响较小,基本可以忽略。此外,电场波形的下降沿陡度随土壤上层电导率的减小而增加,随下层电导率的减小而降低。当上层土壤厚度改变时,在影响深度范围内电场波尾幅值会随着上层厚度的增加而增加,但电磁场峰值基本不受影响,而且随着水平距离的增加表层土壤的影响深度在不断加大。