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基于相位保持噪声感知去噪的全脉冲闪电三维定位方法

闪电定位；维纳滤波；相位保持滤波；高原雷暴；历史观测网络

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.28 雷暴气象和雷电物理

青海大通七站闪电电场观测网络是中国最早、持续运行时间最长的高原闪电观测系统之一，为研究高原雷暴及青海湖下游地区的天气变化和气候模式，特别是雷电活动对气候的响应，提供了宝贵的长期数据。然而，老化的模拟前端和宽带电磁噪声严重限制了三维闪电定位性能。为了显著提升该系统的定位性能，挖掘长期历史数据的潜在应用价值，本文提出了一种相位保持的噪声感知去噪方案——Wiener+零相位混合滤波（WZ），将自适应维纳滤波与零相位带通滤波相结合，在抑制宽带噪声的同时保持波形相位一致性。模拟试验表明，WZ相较传统带通滤波获得更高且更稳定的去噪增益，SNR提升均值达11.120 dB，TOA RMSE降至2.027×10⁻⁷ s，且误差分布更集中。基于真实观测资料的验证进一步表明，主频段信噪比最高提升3.7 dB，互相关滞后为0；典型个例反演得到3250个有效三维辐射源点，通道结构连续性与物理一致性显著增强。综合模拟与实测结果，WZ可在复杂噪声背景下同步提升信号质量与TOA鲁棒性，为基于TOA的三维闪电定位与通道精细重建提供一种高效、低成本的前端预处理途径。