(57)【要約】【課題】到達時間差法を用いた雷放電位置標定システムにおいて、位置標定精度をさらに高める。【解決手段】本発明に係る雷放電位置標定システムの代表的な構成は、雷放電に伴う電磁波を含む電磁波を受信し電界の微分信号を出力するアンテナ１０４と、電界信号を出力する積分回路１１４と、雷放電に伴う電磁波の到達時刻を特定する処理部１１２とを有する複数の受信局１０２と、複数の受信局における雷放電に伴う電磁波の到達時刻から雷放電が発生した位置を標定する中央処理部１３４とを備え、処理部１１２は、電界信号のピークの時刻より十分にさかのぼった所定時間幅の微分信号の平均を取ってゼロレベルを決定し、電界信号のピークよりも前の時刻において微分信号のピークを決定し、微分信号のピークよりも前の時刻において微分信号の値がゼロレベルから微分信号のピークまでの４０〜９０％の間の所定値となった時刻を雷放電に伴う電磁波の到達時刻とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雷放電に伴う電磁波を含む電磁波を受信し電界の微分信号を出力するアンテナと、前記微分信号を積分して電界信号を出力する積分回路と、雷放電が発生した時刻である雷放電に伴う電磁波の到達時刻を特定する処理部とを有する複数の受信局と、
前記複数の受信局における雷放電に伴う電磁波の到達時刻から雷放電が発生した位置を標定する中央処理部とを備え、
前記処理部は、
前記電界信号のピークの時刻より十分にさかのぼった所定時間幅の前記微分信号の平均を取ってゼロレベルを決定し、
前記電界信号のピークよりも前の時刻において前記微分信号のピークを決定し、
前記微分信号のピークよりも前の時刻において微分信号の値が前記ゼロレベルから前記微分信号のピークまでの４０〜９０％の間の所定値となった時刻を雷放電に伴う電磁波の到達時刻とすることを特徴とする雷放電位置標定システム。
【請求項２】
前記所定値は、好ましくは前記ゼロレベルから前記微分信号のピークまでの７５〜８５％の間であることを特徴とする請求項１に記載の雷放電位置標定システム。
【請求項３】
前記微分信号において、放送波の周波数成分を除去するデジタルフィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の雷放電位置標定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷放電に伴う電磁波の到達時刻を用いて雷放電が発生した位置を高精度に標定する雷放電位置標定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
落雷発生時には、被害を調べ、復旧作業を行うため、速やかに落雷位置を知る必要がある。そこで従来から、落雷位置の標定が行われている。現在用いられている落雷位置標定方法は交会法および到達時間差法と呼ばれる方法を組み合わせた方法で行われている。交会法は２箇所以上の受信局で雷放電に伴う電磁波の到来方位を検出し、その交点から落雷点の位置標定を行う。このため、雷放電に伴う電界変化波形が複雑、または複数の箇所でほぼ同時に落雷が発生しても位置標定を行う事が出来る。到達時間差法は、落雷位置標定（２次元の位置標定）では３ヶ所以上の受信局で、雷放電に伴う電磁波の各観測局への到達時刻を記録し、到達時間差から落雷点の位置標定を行う方法である。各局への到達時間差はGPS時計を用いて高精度で記録するため、交会法に比べて精度良く落雷位置の標定ができる。位置標定精度は到達時間差法の方が優れている為、現行のシステムでは到達時間差法で位置標定が難しい場合にのみ交会法で位置標定を行う。
【０００３】
現行のシステムでは、各観測局は互いに１００ｋｍ程度以上離れて雷放電に伴う電磁波を観測している。しかし、伝搬距離が１００ｋｍを超える長距離だと、伝搬経路の地形や大地導電率の影響を受け、電磁界変化波形は変歪、減衰してしまい、結果として位置標定結果に誤差が発生する。これを防ぐ為には、伝搬距離が短くなるように観測局間の距離を短くすれば良い。しかし、現行の落雷位置標定システムでは、観測対象としている周波数帯が３００ｋＨｚ程度以下と低く、Ａ／Ｄ変換のサンプリングレートも0.2μｓ程度と遅いため、伝搬距離が短くなるように受信局間の間隔を狭くしても位置標定精度は４００ｍ程度止まりであった。
【０００４】
これに対し特許文献１では、受信周波数及びサンプリングレートを高め、従来のシステムと比較して比較的近距離の所定半径円内（好ましくは５０ｋｍ）に３局または４局以上の受信局を設置することによって、位置標定精度を２００ｍ程度に向上させた。また、精度が向上したことにより、４局以上で観測する場合には三次元位置標定が可能となり、雲内のみの雷放電と落雷との分類も可能にしている。そのため従来の２次元での位置標定システムが一般的に「落雷位置標定システム」とされるのに対して、特許文献１に示す発明は「雷放電位置標定システム」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２１１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
落雷時に被害を確認する代表的な設備の1つに、送電鉄塔がある。雷放電位置標定システムによって落雷があったとされる位置に送電鉄塔がある場合には、これに登って送電線を確認する必要がある。しかし、特許文献１のシステムでは、位置標定精度が２００ｍ程度であり、隣接する鉄塔の間隔が３００ｍ程度の通常の場合でも、どの鉄塔に落雷があったか特定できない。この場合は、複数の鉄塔に登って確認作業を行う必要があり、費用と時間が掛かるという問題がある。
【０００７】
発明者らが検討したところ、位置標定精度が低下する原因は、地形や大地導電率の影響で電磁界変化波形に変歪が生じ、特許文献１のシステムで電磁波到達時刻としている電界変化波形のピーク時刻に誤差が発生するためである。特許文献１のシステムを用いる事によって、現行のシステムに比べればこの影響は大幅に軽減する事が出来、位置標定精度は向上したが、前述の通り不十分であり、更なる改善が必要である。
【０００８】
そこで本発明は、到達時間差法を用いた雷放電位置標定システムにおいて、位置標定精度をさらに高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らが検討したところ、数十km程度以内の比較的近距離を電磁波が伝搬した場合でも、落雷に伴う電磁界変化波形のわずかな変歪によるピーク時刻の変化はなお大きく、またピーク時刻の判定は、ラジオ放送波などのノイズの影響も受けやすい。これらのことから、従来のように電磁界変化波形のピークの時刻を電磁波到達時刻と判定すること自体に精度向上の限界があると考えるに至り、これに代わる電磁波到達時刻の判定方法について検討し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち本発明に係る雷放電位置標定システムの代表的な構成は、雷放電に伴う電磁波を含む電磁波を受信し電界の微分信号を出力するアンテナと、微分信号を積分して電界信号を出力する積分回路と、雷放電が発生した時刻である雷放電に伴う電磁波の到達時刻を特定する処理部とを有する複数の受信局と、複数の受信局における雷放電に伴う電磁波の到達時刻から雷放電が発生した位置を標定する中央処理部とを備え、処理部は、電界信号のピークの時刻より十分にさかのぼった所定時間幅の微分信号の平均を取ってゼロレベルを決定し、電界信号のピークよりも前の時刻において微分信号のピークを決定し、微分信号のピークよりも前の時刻において微分信号の値がゼロレベルから微分信号のピークまでの４０〜９０％の間の所定値となった時刻を雷放電に伴う電磁波の到達時刻とすることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、電磁波の長距離伝搬による波形変歪の影響を極めて低減させることができ、雷放電による電磁波の到達時間差を精度良くかつ安定的に取得することができる。これは、特許文献１で雷放電に伴う電磁波の到達時刻としてきたピーク時刻より時間的に前の部分の波形から到達時刻を決定するため、先行する電界変化波形の変歪の重畳をさらに軽減出来るためである。これにより、雷放電の位置標定精度を飛躍的に向上させることが可能となった。
【００１２】
上記所定値は、ゼロレベルから微分信号のピークまでの７５〜８５％の間であることが好ましい。上記所定値は電界の微分波形の立ち上がり部分の４０〜９０％の間で事案に応じて検討、設定すべきである。現在試用しているシステムで得られたデータでは、７５％〜８５％の間が、Ｓ/Ｎ（signal-noise ratio）良く到達時刻を定められる確率が高い。なお、４０％以下の箇所は長距離伝搬による変歪は低減できるが、信号の変化が緩くＳ/Ｎが低下するため適さない。９０％以上も変化が緩くＳ/Ｎが低下する上、時間的に後になり伝搬の影響による変歪も大きくなり適さない。
【００１３】
微分信号において、放送波の周波数成分を除去するデジタルフィルタを備えることが好ましい。これにより、ラジオ放送などの放送波によるノイズを低減し、位置標定精度をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電磁波の伝搬経路の大地導電率及び地形による波形変歪の影響を低減させることができ、雷放電による電磁波の到達時間差を精度良くかつ安定的に取得することができる。これにより、雷放電の位置標定精度を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る雷放電位置標定システムの原理を説明する図である。
【図２】受信局の回路構成を説明する図である。
【図３】信号波形の例を示す図である。
【図４】雷放電時刻の特定を説明するフローチャートである。
【図５】微分信号にデジタルフィルタを適用した例を示す図である。
【図６】ゼロレベルの取得を説明する図である。
【図７】ゼロレベルとゼロクロス点を説明する図である。
【図８】雷放電に伴う電磁波の到達時刻とすべき４０〜９０％の間の所定値をどのように設定するかについて説明する図である。
【図９】比較例と実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１７】
図１は実施形態に係る雷放電位置標定システムの原理を説明する図、図２は受信局の回路構成を説明する図である。本実施形態に係る雷放電位置標定システムは、到達時間差法を用いる。
【００１８】
図１に示す雷放電位置標定システム１００は、雷放電に伴う電磁波をアンテナで受信し、雷放電に伴う電磁波到達時刻を特定するための受信局１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、…）を半径５０ｋｍの円内に４局以上設置する。各受信局１０２は電界信号を取得し、この電界信号に基づいて後述するように雷放電に伴う電磁波到達時刻を特定し、ホスト装置１３０（図２参照）に送信する。ホスト装置１３０は少なくとも４局の受信局１０２における雷放電に伴う電磁波の到達時刻を用いて、三次元の到達時間差法により雷放電が発生した三次元位置Ｐを標定する。
【００１９】
ホスト装置１３０は、全ての受信局１０２の設置位置をｘ、ｙ、ｚ軸の三次元座標で記憶しており、各受信局１０２での雷放電に伴う電磁波の到達時刻を三次元の到達時間差法に適用することで、雷放電が発生した三次元位置Ｐを標定することができる。
【００２０】
図２に示すように、受信局１０２は、電界アンテナ１０４、ＶＬＦ−ＭＦ帯の電界アンプ１０６、Ａ／Ｄコンバータ１０８、高精度時計１１０、処理部１１２、積分回路１１４、トリガ回路１１６、通信部１１８、デジタルフィルタ１２０を備える。
【００２１】
電界アンテナ１０４は、ＶＬＦ−ＭＦ帯の電磁波を受信し、電界Ｅの微分信号ｄＥ／ｄｔを受信信号として出力する。ただし、電界アンテナ１０４の出力は微弱であるので、後段におけるサンプリングに適したダイナミックレンジにするために、次の電界アンプ１０６を使用する。
【００２２】
アンテナは磁界アンテナでもよい。その場合、磁界アンテナは電磁波の磁界の微分信号を受信信号として出力することになる。電界アンテナ１０４を用いるか、磁界アンテナを用いるかは受信局設置場所の条件により選択してもよい。なお、磁界アンテナの場合は、地面に平行で互いに直交する２成分を同時に観測するが、回路構成は図２に準じる。
【００２３】
電界アンプ１０６は、電界アンテナ１０４の出力を増幅する。電界アンプ１０６は、少なくともＶＬＦ−ＭＦ帯（３ｋＨｚ〜３ＭＨｚ）の帯域で減衰なく増幅ができる周波数特性を有する。なお、ＶＬＦ帯は３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ、ＬＦ帯は３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ、ＭＦ帯は３００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ、ＨＦ帯は３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、ＶＨＦ帯は３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚである。
【００２４】
Ａ／Ｄコンバータ１０８は、電界アンプ１０６が出力した微分信号を時系列のデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄコンバータ１０８のサンプリング周期は、１００ｎｓ以下である。
【００２５】
高精度時計１１０は、他の受信局に収容されている同様の装置と時刻同期を図るためのものであり、例えば、ルビジウム高精度時計からなる。これらの高精度時計１１０は、ＧＰＳシステム等を利用して１００ｎｓ以内の精度で同期を取るようにしてもよい。
【００２６】
処理部１１２は、主として雷放電に伴う電磁波の各局への到達時刻の特定を行う。処理の詳細は後述する。処理部１１２は、具体例としては汎用のコンピュータ上で動作するソフトウェアによって実現することができる。処理部１１２は、トリガ回路１１６による雷放電イベント検出時にのみ、つまりトリガ信号が処理部１１２に到着したときのみ、雷放電による各局への電磁波の到達時刻の特定を実行する。
【００２７】
また本実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ１０８と処理部１１２の間にデジタルフィルタ１２０を備えている。デジタルフィルタ１２０は、ラジオ放送などの既知の放送波の成分を除去する。具体的には、デジタルフィルタ１２０によって放送波の周波数（搬送波の周波数）を減衰させる。このとき、各受信局１０２に到達する各放送波の電界強度をあらかじめ取得しておくことにより、適切な強度に減衰させることが可能となる。これにより、放送波によるノイズを低減し、より位置標定精度を高めることができる。
【００２８】
積分回路１１４は、電界アンプ１０６で増幅された受信信号を積分する。受信信号が電界の微分信号ｄＥ／ｄｔであるから、これを積分した積分回路１１４の出力は電界Ｅの大きさ及び極性を表した電界信号である。
【００２９】
トリガ回路１１６は、電界信号が雷放電の発生と関連する有意レベルに達したかどうかを判定する回路である。
【００３０】
図３は信号波形の例を示す図であって、図３（ａ）は微分信号の波形を示す図、図３（ｂ）は電界信号の波形を示す図、図３（ｃ）は微分信号の波形の拡大図、図３（ｄ）は電界信号の波形の拡大図である。図３（ａ）に示されるように、受信信号ｄＥ／ｄｔは、振幅や周期が様々なパルス状の波形が多く重畳している。そのため、ｄＥ／ｄｔでは電界強度が雷放電の発生と関連する強度に達したか判断が難しい。そこで、積分回路１１４が受信信号を積分することで電界信号を作ると、図３（ｂ）に示すような重畳するパルスの少ない電界信号の波形が得られる。そしてトリガ回路１１６は、電界信号の強度が雷放電の発生と認められるほど有意レベルに達したかどうかを判定する。つまり、トリガ回路１１６は、電界信号（アナログ信号）強度がしきい値を越えたことで雷放電があったというイベントを検出する。トリガ回路１１６の出力であるトリガ信号は、処理部１１２に入力される。
【００３１】
なお、図３（ａ）に示す微分信号のピーク波形１２２と、図３（ｂ）に示す電界信号のピーク波形１２４とは、おおむね同じ位置にある。しかし詳細には、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、微分信号のピークは電界信号の最も急峻な時刻に対応し、電界信号のピークは微分信号が減衰してゼロとなる時刻に対応する。
【００３２】
通信部１１８は、処理部１１２が出力した雷放電に伴う電磁波到達時刻および電界信号のピーク波高値を、インターネットやＩＳＤＮなどのデータ通信網１２８を介してホスト装置１３０に送信する。
【００３３】
ホスト装置１３０は、複数の受信局１０２からデータを受信する通信部１３２と、中央処理部１３４とを備えている。ホスト装置１３０は、具体例としては汎用のコンピュータを用いることができ、中央処理部１３４はそのコンピュータ上で動作するソフトウェアによって実現することができる。
【００３４】
中央処理部１３４は、図１の各受信局１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）から、それぞれ雷放電に伴う電磁波の受信時刻ｔ（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）を取得する。中央処理部１３４は、全ての受信局１０２の設置位置をｘ、ｙ、ｚ軸の三次元座標で記憶しており、各受信局１０２の設置位置を示した三次元空間において、各受信局１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）における雷放電に伴う電磁波の受信時刻ｔ（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）を三次元の到達時間差法に適用することで、雷放電の三次元位置Ｐを標定する。
【００３５】
具体的には、中央処理部１３４は、受信局１０２ａ、１０２ｂ間の到達時間差ｔ１−ｔ２をもたらす点の集合として回転双曲面Ｓ１（図示困難のため図示せず）を計算する。別の受信局の組からも同様に到達時間差ｔ２−ｔ３、ｔ３−ｔ４に基づいた回転双曲面Ｓ２、Ｓ３（図示せず）を計算する。これらの回転双曲面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の交点が三次元位置Ｐであるから、ホスト装置は、回転双曲面Ｓ１、Ｓ２の交線Ｋ１２を計算し、回転双曲面Ｓ２、Ｓ３の交線Ｋ２３を計算し、交線Ｋ１２と交線Ｋ２３との交点である三次元位置Ｐを計算する。
【００３６】
回転双曲面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が図示できないので、参考のため、回転双曲面Ｓ１と大地（ＸＹ平面）との交線Ｋ１０、回転双曲面Ｓ２と大地との交線Ｋ２０、回転双曲面Ｓ３と大地との交線Ｋ３０が示してある。これらの交線Ｋ１０、Ｋ２０、Ｋ３０はいずれも双曲線となる。
【００３７】
実際の計算においては、観測領域全体をメッシュに区切り、各メッシュ点でのｃｈｉ−ｓｑｕａｒｅ検定による誤差評価を行い、最適な地点を探し出すことが好ましい。ｃｈｉ−ｓｑｕａｒｅ検定の式は、以下の通りである。
【数１】
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上記の式を用いて、各受信局１０２のｃｈｉ−ｓｑｕａｒｅを合算し、最小となる位置、時刻を特定する。なお、最小となる位置の探索方法については、通常の最急降下法では最小解ではなく点在する極に入り込む可能性がある。極に入ることを防止するためには全てのメッシュ点でｃｈｉ−ｓｑｕａｒｅを計算することが理想的だが、それでは計算量が膨大になるため、現実的ではない。そこで、探索区域をある程度粗いメッシュに区切り、そのメッシュでの最小点を探索し、その点を中心として更に細かいメッシュで探索する。これによりローカルな極に入り込むことを防止し、迅速に適切な解を得ることができる。
【００３８】
なお、本実施形態では受信局１０２の数を４つと説明している。受信局が４つあれば到達時間差法による三次元の雷放電位置標定をすることが可能である。しかし、受信局１０２の数は多いほど位置標定誤差の標準偏差は小さくできる。また、受信局１０２が５局以上あれば、ｃｈｉ−ｓｑｕａｒｅの計算を行ったときに値の大きくなってしまったデータ（他の落雷を観測、Ｓ/Ｎの悪いデータ）を除外して再計算することも可能である。これより、受信局１０２の数は５局以上の方が位置標定精度を高めることができる。
【００３９】
上記構成の雷放電位置標定システム１００において、本実施形態の特徴は、受信局１０２の処理部１１２における、雷放電に伴う電磁波の受信局１０２への到達時刻の特定にある。
【００４０】
上述の特許文献１（特開２００７−１２１１２７号公報）では、微分信号（電界微分波形）のゼロクロス値を到達時刻としている。これは、積分した電界信号の最大ピークに該当する。しかしながら、電界信号の最大ピーク時刻を用いると、長距離伝搬による変歪によって、各観測局への到達時間差に誤差が発生する。
【００４１】
そこで本実施形態では、微分信号の立ち上がり部分の一点の時刻を到達時刻とする。なお、この立ち上がりの部分の一点はネットワークの構成、場所、季節により最適な位置が変化するため、微分信号の値がゼロレベルから微分信号のピークまでの４０〜９０％の間で逐次調整を行う。初期値はピークの８０％の位置とする。
【００４２】
図４は雷放電時刻の特定を説明するフローチャートである。まずアンテナ１０４によって微分信号を受信すると（ステップ２００）、積分回路１１４によって電界信号を取得する（ステップ２０２）。そしてトリガ回路１１６によって雷放電イベントを検出すると（ステップ２０４）、処理部１１２は雷放電に伴う電磁波の到達時刻の特定を開始する（ステップ２０６）。具体的には、処理部１１２は常時微分信号を蓄積しており、雷放電イベントが来ると、そのイベントの時刻から所定時間さかのぼった時点からの微分信号に対して処理を行う。
【００４３】
処理部１１２は、まず微分信号のゼロレベルを取得する必要がある。しかし、受信した微分信号には多くのノイズが乗っている。ノイズの原因は様々であるが、最も影響が大きいと考えられる放送波によるノイズをデジタルフィルタ１２０によって除去する（ステップ２０８）。図５は微分信号にデジタルフィルタ１２０を適用した例を示す図である。図５に示すように、放送波によるノイズを低減することによって効果的にノイズを低減することができる。
【００４４】
次に処理部１１２は、微分信号のゼロレベルを取得する（ステップ２１０）。ゼロレベルは雷放電より前の時刻、すなわち電界信号のピークの時刻よりも十分にさかのぼった所定時間幅の微分信号の平均を取ってゼロレベルを決定する。これは雷放電による電界信号が観測されている間はゼロレベルが決められないためである。
【００４５】
図６はゼロレベルの取得を説明する図である。図６では、微分信号の始め（雷放電イベントから所定時間さかのぼった時刻のデータ）から、１００データ（４μｓ）、３００データ（１２μｓ）、５００データ（２０μｓ）で移動平均を取っている。１データは４０ｎｓである。図６から、１００データや３００データでは変動が大きく、５００データでは変動が小さくなっていることから、これを用いてゼロレベルを決定することができる。
【００４６】
次に処理部１１２は、微分信号とゼロレベルとの交点であるゼロクロス点を算出する（ステップ２１２）。図７は前述のゼロレベルとゼロクロス点を説明する図である。図７に示すように、ゼロクロス点となる時刻は、電界信号のピークの時刻となる。
【００４７】
次に処理部１１２は、ゼロクロス点よりも前の時刻において微分信号のピークを検出する（ステップ２１４）。微分信号のピークは、電界信号が最も急峻となっていることを意味する。複数のピークが存在する場合があるが、ここでは単に最大のピークを検出する。
【００４８】
そして処理部１１２は、微分信号のピークよりも前の時刻において、微分信号の値がゼロレベルから微分信号のピークまでの４０〜９０％の間の所定値となった時刻を雷放電に伴う電磁波の到達時刻とする（ステップ２１６）。
【００４９】
すなわち、電界信号のピークの時刻（微分信号のゼロクロス点）ではなく、微分信号のピークの時刻でもなく、微分信号の立ち上がり部分の一点の時刻を到達時刻とする。微分信号が急激に立ち上がる箇所ではＳ/Ｎが良い為、安定した到達時刻を定めることができる。これにより、複数の受信局１０２の間で雷放電に伴う電磁波の到達時刻の差を精度良く、かつ安定的に取得することが可能となる。
【００５０】
図８は雷放電に伴う電磁波の到達時刻とすべき４０〜９０％の間の所定値をどのように設定するかについて説明する図である。図８に示すデータは本発明の検証のために試験的に稼動しているシステムで得られたデータであり、夏季に栃木県周辺で観測されたものである。図８（ａ）は所定値の比率に対する標定位置誤差を示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すデータ２の微分信号の波形を示す図、図８（ｃ）は推定電流値を示す図、図８（ｄ）はｃｈｉ−ｓｑｕａｒｅを示す図である。
【００５１】
図８（ａ）に示す表の右端にある合計の列を参照すると、４０％のときの誤差が大きく、６０％と８０％の誤差は同等である。したがって、所定値を６０％としても、８０％としても同等の結果を得ることができることがわかる。ただし個別にデータを参照すると、図８（ｂ）に示すように、データ２では６０％の位置を複数回通過していて、７データ（２８０ｎｓ）のずれがある位置にも６０％を通過するデータが存在していた。なお、図８（ａ）では１度目に通過した時刻で計算している。このようなデータがある場合には、８０％の位置で計算した方が信頼性が高いと考えられる。
【００５２】
また図８（ｃ）を参照すると、データ１の電流値が比較的大きめである。データ１は受信された電界変化波形の強度も強いため、Ｓ／Ｎが良く、ノイズに影響されず本発明の妥当性を検証するには図８のデータの中では最も適している。そのため、これに注目して図８（ｄ）を参照する。すると、データ１では６０％より８０％のほうがｃｈｉ−ｓｑｕａｒｅの値が小さい。このことからも、このときの一連のデータでは所定値として８０％を用いることが適切である。
【００５３】
なお上述したように、この立ち上がりの部分の一点はネットワークの構成、場所、季節により最適な位置が変化するため、微分信号の値がゼロレベルから微分信号のピークまでの４０〜９０％の間で逐次調整を行うことが望ましい。ただし、特に７５％〜８５％の間ではＳ／Ｎが向上し、安定して所定値を設定することができると推定される。
【００５４】
（実施例と比較例）
図９は比較例と実施例を示す図である。比較例としては東京電力で運用されている従来からの落雷位置標定システム、実施例としては上記実施形態で説明した雷放電位置標定システムを用いた。同じ雷のデータ（いずれも落雷位置が確認されたもの）について比較例と実施例のシステムで雷放電位置を算出したところ、比較例においては平均誤差が３６７ｍ、最大誤差では７５９ｍとなり、実施例では平均誤差が８０ｍ、最大誤差が２３０ｍであった。したがって、平均誤差で１／５程度、最大誤差で１／３程度と、大幅な精度向上が確認された。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、雷放電に伴う電磁波到達時刻を用いて雷放電が発生した位置を標定する雷放電位置標定システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００…雷放電位置標定システム、１０２…受信局、１０４…アンテナ、１０６…電界アンプ、１０８…Ａ／Ｄコンバータ、１１０…高精度時計、１１２…処理部、１１４…積分回路、１１６…トリガ回路、１１８…通信部、１２０…デジタルフィルタ、１２２…ピーク波形、１２４…ピーク波形、１２８…データ通信網、１３０…ホスト装置、１３２…通信部、１３４…中央処理部、ｔ…雷放電に伴う電磁波受信時刻
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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