强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害，造成了巨大经济损失，严重威胁人民和社会安全，更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素，对强对流具有重要指示作用，因此闪电探测和强对流预警预报成为天基遥感的重要任务之一。系统地总结了闪电危害，闪电探测体系的发展历程和现状，天基闪电光学探测的技术难点、实现途径和发展现状；同时详细阐述了我国FY-4A闪电成像仪技术实现途径及在轨应用成果。FY-4A闪电成像仪利用时间滤波、空间滤波、超窄带光谱滤波、星上时空域多维融合点目标检测等多维技术实现了天基闪电光学探测载荷的研制与在轨应用，国内气象部门和众多科研院所利用FY-4A闪电成像仪的闪电探测结果实现了强对流灾害的精确预警预报，产生了重大经济效益与社会效益。最后，针对目前闪电探测体系存在的问题，分析了我国未来天基闪电探测系统的发展趋势，为我国后续闪电探测发展提供了参考。

利用闪电探测资料研究闪电放电特性及其活动特征, 对于雷电灾害的监测和预警具有重要意义。卫星闪电探测不受下垫面条件限制, 可观测覆盖区域内的总闪电, 但无法区分云闪与地闪, 地基闪电探测以定位地闪为主, 且二者探测原理不同。本文分析了卫星与地基闪电探测在观测目标、定位精度和探测率等方面的差异; 在此基础上, 利用卫星闪电成像仪TRMM LIS与我国国家雷电监测网资料, 提出一种结合星地同步闪电观测数据的闪电活动分析方法, 该方法对两种资料中时空特性较为相近的探测单元进行匹配处理, 通过聚类算法得到闪电信息; 利用该方法分析了我国西南地区2008~2014年的闪电分布特征。结果表明: 该方法可有效获得观测区域的闪电信息, 且从气候与地形因素等方面可对分析结果给予解释; 下一步结合静止卫星闪电探测资料, 可从数据匹配误差上获得改进, 同时可将多源闪电观测资料结合的方法扩展到更多应用。

设计了一种能够完成帧-帧背景去除算法的闪电识别系统, 用于实时识别闪电事件并编码。该系统将闪电成像仪拍摄到的高速图像数据分成8个区域, 用8个相同的子系统分别完成各个区域的闪电探测; 在每个子系统中利用7片静态随机存储器(SRAM)以流水读写的方式完成7帧背景评估, 并利用该方法实现7帧数据的帧-帧背景去除算法。实验结果显示, 该系统可以完成2.88 Gbps高速数据流的接收, 背景信号评估和去除, 并且可实时识别闪电事件。这些结果表明该系统能够完成气象卫星闪电识别的任务。