本发明属于雷电特性测量技术领域，特别是一种雷电回击速度测量方法。
背景技术：
雷电是雷暴云能量释放过程中的一种大气放电现象。为有效防护雷，需深入研究雷电放电现象，特别是对作为雷电基本特性之一的雷电回击速度的测定，在雷电电磁场计算以及深入理解雷电物理机理中都有着重要意义。
目前，对雷电回击速度的测量主要是利用高速照相机对雷电发生回击时进行不断拍照，从而实现雷电回击速度的直接测量。然而，为达到要求的测量精度，所需高速照相机等光学设备较为昂贵，且使用不便。
因此，现有技术存在的问题是：雷电回击速度测量成本高、精度低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种雷电回击速度测量方法，成本低、精度高。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种雷电回击速度测量方法，包括如下步骤：
(10)反演基电流波形获取：现场实际测量磁场波形，将实测磁场波形带入磁场－基电流传递函数，反演得到不同雷电回击速度下的基电流，即反演基电流波形；
(20)实际基电流波形获取：现场测量基电流波形，得到实际基电流波形；
(30)电流波形相似性判定：将实际基电流波形与反演基电流波形进行相似性判定，当两者均方根误差大于相似阈值时，调整与反演基电流波形，重新进行相似性判定；
(40)雷电回击速度确定：当实际基电流波形与反演基电流波形两者均方根误差小于相似阈值时，由取该反演基电流波形对应的回击速度为真实雷电回击速度。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、成本低：本发明方法利用实测近距离磁场以及基电流对回击速度进行反演，相比于光学观测手段，花费低、操作简单；
2、精度高：由于实际雷电电磁场波形容易受到地形、建筑物等的影响，而采用近距离的磁场则可有效排除这些干扰因素，使得计算结果更加准确。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明雷电回击速度测量方法的主流程图。
图2为图1中反演基电流波形获取步骤的流程图。
图3为gaussian函数波形图示例。
图4为gaussian函数频谱图示例。
图5为不同回击速度下，由gaussian函数计算得到的距离回击通道位置85m处的磁场波形示例。
图6为不同回击速度下反演得到的基电流波形与实测基电流波形的对比示例。
图7为不同回击速度下反演得到的基电流波形与实测基电流波形之间的均方根差值示例。
具体实施方式
如图1所示，本发明雷电回击速度测量方法，包括如下步骤：
(10)反演基电流波形获取：现场实际测量磁场波形，将实测磁场波形带入磁场－基电流传递函数，反演得到不同雷电回击速度下的基电流，即反演基电流波形；
如图2所示，所述(10)反演基电流波形获取步骤包括：
(11)获取传递函数：运用二维时域有限差分方法，求解当基电流为gaussian函数时，不同回击速度下的磁场，得到不同回击速度下以磁场为输入、基电流为输出的磁场－基电流传递函数；
所述(11)获取传递函数步骤中，gaussian函数基电流为：
式中：k为常数2.8×104a，t0和τ均为0.1μs，t为时间。该电流波形的峰值电流为28ka，10-90％的上升时间为0.04μs。
所述(11)获取传递函数步骤中，磁场－基电流传递函数hi(ω)为：
式中：iigau(ω)与
gaussian函数波形图示例如图3所示。图4所示为gaussian函数频谱图示例。
图5为在不同回击速度下，由gaussian函数计算得到的距离回击通道位置85m处的磁场波形。
(12)获取实测磁场波形：现场测量磁场波形，得到实测磁场波形；
(13)获取反演基电流波形：将实测磁场波形带入磁场－基电流传递函数，反演得到不同雷电回击速度下的基电流，即反演基电流波形。
所述(13)获取反演基电流波形步骤具体为：
先将实测磁场波形hreal变换到频域，再把该频域结果与传递函数相乘，最后进行傅立叶逆变换得到在不同回击速度下的时域结果，如下式：
式中：iiinv(t)为在回击速度vinv(i)下反演得到的基电流波形，hreal(t)为实测磁场波形。
(20)实际基电流波形获取：现场测量基电流波形，得到实际基电流波形；
(30)电流波形相似性判定：将实际基电流波形与反演基电流波形进行相似性判定，当两者均方根误差大于相似阈值时，调整与反演基电流波形，重新进行相似性判定；
所述(30)电流波形相似性判定步骤中，均方根误差为：
式中：rmse(i)表示在回击速度vinv(i)下反演得到的基电流iiinv与实测基电流波形ireal之间的均方根误差，n为测量波形的长度。
(40)雷电回击速度确定：当实际基电流波形与反演基电流波形两者均方根误差小于相似阈值时，由取该反演基电流波形对应的回击速度为真实雷电回击速度。
现结合具体数值实验和说明书附图对本发明作进一步描述和验证。图6所示为将仿真的首次回击基电流波形与磁场波形带入本发明中的结果。图7为反演的不同速度下的基电流与实测基电流之间的均方根误差。当仿真的首次回击基电流具有0.35c的回击速度时，最小的rmse对应的回击速度正好为0.35c，由此可见本发明方法可以很好的反演出真实的回击速度。