1. 本选题研究的目的及意义
闪电作为一种常见的自然现象，蕴藏着巨大的能量，对电力系统、航空航天、通信导航等领域的安全运行构成严重威胁。
准确地测量闪电电场和定位闪电发生位置，对于雷电预警、雷电防护以及雷电物理研究具有重要意义。
本课题旨在研究基于FPGA和VGA的新型闪电电场测量及定位系统，以期实现对闪电电场的实时测量和闪电发生位置的精准定位。
2. 本选题国内外研究状况综述
闪电定位技术一直是国内外研究的热点和难点，近年来取得了显著进展。
国内方面，中国科学院、中国气象局等单位在闪电定位技术方面开展了大量研究工作，研制了多种类型的闪电定位系统，并在雷电监测预警中得到了广泛应用。
例如，中国科学院研制的雷电定位系统采用了时差定位技术，能够实现对雷电的实时定位和跟踪。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本课题主要内容包括以下几个方面：
1.系统总体方案设计：根据课题需求，设计系统的总体框架，包括硬件平台和软件平台，并确定各模块之间的接口关系。
2.闪电电场测量模块设计：选择合适的电场传感器，设计信号调理电路，将微弱的闪电电场信号转换为可测量的电压信号，并进行滤波、放大等处理，以提高信号质量。
3.现场可编程门阵列逻辑设计：利用FPGA实现对闪电电场信号的实时采集、处理和分析，提取闪电特征参数，并根据定位算法计算闪电发生位置。
4. 研究的方法与步骤
本课题的研究将采用理论分析、仿真建模、实验验证相结合的方法，逐步推进，具体步骤如下：
1.理论分析阶段：深入研究闪电电场测量和定位的原理，分析国内外相关研究现状，确定系统的技术路线和方案。
2.仿真建模阶段：利用MATLAB等仿真软件对系统进行建模和仿真，验证系统设计的可行性和算法的有效性，并对系统参数进行优化。
3.实验验证阶段：搭建实验平台，进行系统测试和数据采集，分析实验结果，验证系统性能，并根据实验结果对系统进行改进和完善。
5. 研究的创新点
本课题的创新点主要体现在以下几个方面：
1.基于FPGA和VGA的硬件平台设计：采用FPGA作为核心处理器，实现对闪电电场信号的实时采集、处理和分析，并利用VGA技术实现闪电定位信息的实时显示，相较于传统系统，具有更高的处理速度、更低的功耗和更小的体积。
2.高精度闪电电场测量模块设计：采用高灵敏度、宽动态范围的闪电电场传感器，并设计低噪声、抗干扰的信号调理电路，以确保闪电电场信号的准确采集，提高系统的定位精度。
3.基于改进算法的闪电定位技术：针对传统定位算法的不足，提出一种改进的闪电定位算法，并通过FPGA实现算法的硬件加速，以提高定位精度和速度。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 刘振亚,周孝信,舒印彪,等. 智能电网技术标准化发展现状与趋势[J]. 电力系统自动化,2010,34(22):1-6.
[2] 王新颖,张义军,李永丽,等. 基于FPGA ARM的雷电定位系统设计[J]. 仪表技术与传感器,2020(12):105-109.
[3] 刘尚合,刘云浩. 基于动态阈值与FPGA的雷电定位系统设计[J]. 电子技术应用,2018,44(06):48-52.
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