專利名稱：閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及提供連續(xù)的閃電探測(cè)并且為了慮及使用者可選擇評(píng)估判據(jù)可編程的系統(tǒng)。
閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)被用來(lái)檢測(cè)發(fā)生和確定閃電放電的位置和搜集關(guān)于放電的其它數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)的閃電探測(cè)系統(tǒng)中，眾多的傳感器被隔開(kāi)數(shù)十到數(shù)百千米放置以便遠(yuǎn)程檢測(cè)閃電放電的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這樣的放電可能在云層和地面之間(“CG”)或在云層間部(“IC”)。來(lái)自傳感器的信息被傳輸?shù)酵瓿蓚鞲衅鲾?shù)據(jù)分析的中心位置。通常，至少放電的發(fā)生時(shí)間和位置是依據(jù)眾多傳感器提供的數(shù)據(jù)確定的。
閃電探測(cè)的遙感器和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)通常檢測(cè)CG和IC兩者的由許多放電組成的雷電閃光的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。能夠區(qū)分兩種類型的閃光往往是重要的。為此目的，遙感器經(jīng)常注視來(lái)自閃電放電的低頻(“LF”)和超低頻(“VLF”)的發(fā)射。LF和VLF(“LF/VLF”)檢測(cè)器產(chǎn)生的電信號(hào)在產(chǎn)生放電電磁場(chǎng)的波形表達(dá)的分析之前原本是綜合的，因?yàn)樘炀€固有地響應(yīng)場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。任一為了區(qū)別CG和IC放電而對(duì)要么代表電場(chǎng)要么代表磁場(chǎng)的電信號(hào)進(jìn)行分析被稱為完成波形分析。有幾種用來(lái)區(qū)分CG和IC事件的判據(jù)。用來(lái)區(qū)分LF和VLF兩個(gè)波段中的閃電信號(hào)一種眾所周知的方法是考察從有代表性的信號(hào)的峰值到它跨越零振幅參考點(diǎn)的瞬間經(jīng)過(guò)的時(shí)間。這被稱為峰到零的(“PTZ”)分析法。比較短的PTZ時(shí)間是IC放電已經(jīng)發(fā)生的好指示。另一種眾所周知的區(qū)分方法被稱為雙極測(cè)試，其中有代表性的信號(hào)是針對(duì)第一個(gè)峰和后來(lái)的峰值大于第一個(gè)峰的預(yù)定片斷的極性相反的峰進(jìn)行考核的。這樣發(fā)生的事件是IC放電的另一種好指示。另一種用于IC放電的測(cè)試是在有代表性的信號(hào)中大于最初的峰的相同極性的后續(xù)峰的出現(xiàn)。這被放在這一事實(shí)的基礎(chǔ)上那一些IC放電在后來(lái)的較大的和較慢的脈沖之前有許多小的和快速的超前電磁脈沖。在缺乏這樣的指出放電是IC放電的判據(jù)時(shí)，通常假定它是CG放電。即使在運(yùn)用全部的為區(qū)分CG和IC事件的判據(jù)的情況下，一些事件仍然被錯(cuò)誤地分類。
閃電探測(cè)的替代方法是監(jiān)視來(lái)自閃電放電的特高頻(“VHF”)輻射。然而，VHF檢測(cè)系統(tǒng)必須能夠以極高的數(shù)據(jù)率處理信息，因?yàn)閂HF脈沖發(fā)射在IC閃電中每隔大約十分之一毫秒發(fā)生一次。此外，VHF系統(tǒng)只能探測(cè)傳感器直視的閃電事件。一個(gè)這樣的系統(tǒng)當(dāng)前在佛羅里達(dá)州肯尼迪空間中心供NASA使用。然而，這個(gè)系統(tǒng)因?yàn)樗褂脤?shí)時(shí)的微波通信系統(tǒng)進(jìn)一步受傳感器和中央分析器之間的視線限制。此外，在NASA使用的VHF系統(tǒng)已證明安裝和維修是費(fèi)用高昂的。
先前用來(lái)檢測(cè)低頻電場(chǎng)信號(hào)的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)是圍繞著尋找到達(dá)時(shí)間和地磁方向的雙位置法和時(shí)域勵(lì)磁波形分析的組合設(shè)計(jì)的。在大多數(shù)這樣的系統(tǒng)中，傳感器以模擬器件為主。在閃電傳感器中使用模擬器件需要利用“跟蹤和保持”電路來(lái)檢測(cè)預(yù)選事件、捕獲有代表性的信號(hào)和完成關(guān)于它的波形分析。由于在這些“跟蹤和保持”電路中延遲周期的積累。這些傳感器有大的“重新裝備”時(shí)間，即“靜寂時(shí)間”，在此期間傳感器不記錄后來(lái)的閃電事件。即使實(shí)質(zhì)上數(shù)字化的更現(xiàn)代的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)也有一些靜寂時(shí)間。例如，在一些這樣的系統(tǒng)中傳感器有5到10毫秒的“靜寂時(shí)間”，即使最新的數(shù)字傳感器也有高達(dá)1毫秒的“靜寂時(shí)間”。后者只能檢測(cè)IC閃電放電的有限的片斷。這部分地歸因于若干IC閃電放電可能在一毫秒之中發(fā)生這一事實(shí)。然而，CG雷電閃光傾向于有個(gè)別放電之間時(shí)間周期較長(zhǎng)的為數(shù)不多的放電。如果前一代傳感器是為監(jiān)視CG和IC兩者的電場(chǎng)信號(hào)設(shè)計(jì)的，相當(dāng)大一部分時(shí)間被占用，從而在損害記錄CG事件的情況下處理IC放電事件。與傳感器的靜寂和TOA定位法相關(guān)聯(lián)的另一方面是在保證多個(gè)遙感器將響應(yīng)同一IC閃電事件方面的不可靠性。由于電磁波當(dāng)它們?cè)诘厍蛏祥L(zhǎng)距離移動(dòng)的時(shí)候遭受的衰減，遠(yuǎn)程的小振幅事件變得難以檢測(cè)。如果不同的傳感器產(chǎn)生來(lái)自不同事件的到達(dá)時(shí)間信息，計(jì)算出來(lái)的放電位置將有相當(dāng)大的誤差。
在LF/VLF頻率下操作的模擬傳感器難以對(duì)CG和IC閃電放電兩者調(diào)諧。CG場(chǎng)信號(hào)的中值振幅大約比IC場(chǎng)信號(hào)的中值振幅大一個(gè)數(shù)量級(jí)。為了檢測(cè)IC事件優(yōu)化這些傳感器之一的增益往往使傳感器由于附近的CG閃電放電能量高得多而飽和。所以，為了適應(yīng)兩種類型的場(chǎng)信號(hào)而調(diào)整增益是習(xí)慣的，從而降低了傳感器檢測(cè)IC事件的能力。因?yàn)檫h(yuǎn)處的IC閃電放電由于在地面上移動(dòng)被衰減，所以它們變得難以從背景環(huán)境噪聲中辨別出來(lái)。
為了以適時(shí)的方式把有用的信息提供給閃電探測(cè)系統(tǒng)，必須存在把傳感器信息傳輸?shù)街行奈恢玫姆椒ā＿@個(gè)中心位置必須收集來(lái)自許多遙感器的信息，然后使之相關(guān)，以便確定閃電放電的位置、幅度和發(fā)生時(shí)間?，F(xiàn)有的探測(cè)系統(tǒng)通常有低-帶寬通信系統(tǒng)，從而限制傳感器能夠傳輸?shù)街醒敕治銎鞯男畔⒌臄?shù)量。在許多現(xiàn)有的閃電探測(cè)網(wǎng)絡(luò)中，傳感器是通過(guò)通常為每秒2400到9600比特的低速電話調(diào)制解調(diào)器4連接到中心位置上。過(guò)去，這種通信限制并非是非常關(guān)鍵的，因?yàn)榍耙淮M傳感器的長(zhǎng)靜寂時(shí)間限制可能被收集和傳送到中央分析器的信息數(shù)量。
一旦傳感器信息到達(dá)中心位置，它必須進(jìn)行分析。來(lái)自每個(gè)傳感器的信息與從其它的傳感器引入的信息進(jìn)行比較。這種相關(guān)處理試圖查找與確定閃電放電的位置、幅度和發(fā)生時(shí)間相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。然而，當(dāng)前的相關(guān)技術(shù)不足以當(dāng)每次放電之間的時(shí)間比傳感器之間的傳輸時(shí)間短一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的時(shí)候處理大量的信息。事實(shí)上，如果閃電探測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)發(fā)射和接收日漸增加的信息量，當(dāng)前的中央分析器將無(wú)法用當(dāng)前的相關(guān)技術(shù)有效地處理信息。
閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展水平通常部分地用一些專利表達(dá)。首先，Krider等人的美國(guó)專利第4,198,599和4,245,190號(hào)描述門(mén)控的寬帶地磁方向判定傳感器網(wǎng)絡(luò)。這些傳感器在CG雷電閃光中對(duì)回程是敏感的。在美國(guó)專利第4,198,599號(hào)中，辨別和分類是通過(guò)考核時(shí)域勵(lì)磁波形的形狀完成的。短暫的上升時(shí)間(從閾值到峰值的時(shí)間)導(dǎo)致有代表性的信號(hào)在進(jìn)移動(dòng)一步分析的時(shí)候被放進(jìn)模擬跟蹤和保持電路。這些傳感器是這樣設(shè)計(jì)的，其中最感興趣的是CG放電。任何檢測(cè)到的IC閃電放電都被丟棄。然而，滿足短暫的上升時(shí)間判據(jù)和事件持續(xù)時(shí)間的簡(jiǎn)單測(cè)試的CG事件和IC事件兩者都導(dǎo)致相當(dāng)長(zhǎng)的傳感器靜寂時(shí)間。
其次，Bent等人的美國(guó)專利第4,543,580和4,792,806號(hào)揭示測(cè)量電場(chǎng)信號(hào)的TOA和使用這個(gè)信息確定閃電位置的傳感器的網(wǎng)絡(luò)。這些傳感器不區(qū)分IC放電和CG放電。然而，這些傳感器作為Krider專利的地磁方向傳感器仍然存在類似的靜寂時(shí)間問(wèn)題。當(dāng)許多IC放電脈沖在短暫的時(shí)間里發(fā)生的時(shí)候不能保證多個(gè)傳感器將響應(yīng)同一IC放電事件。
感興趣的另一個(gè)專利是Markson等人的美國(guó)專利第6,246,367號(hào)，其中閃電探測(cè)系統(tǒng)利用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(“ADC”)來(lái)提供有代表性的場(chǎng)信號(hào)的連續(xù)處理。這消除前一代傳感器固有的靜寂時(shí)間問(wèn)題。Markson描述用雙極的比較儀來(lái)區(qū)分在CG或IC閃光中被推斷為第一寬帶輻射脈沖的特定脈沖的正極性形式和負(fù)極性形式。Markson也使用數(shù)據(jù)相關(guān)處理和到達(dá)時(shí)間差異定位法。Markson明確地使用高通濾波器來(lái)阻斷有代表性的場(chǎng)信號(hào)中對(duì)于檢測(cè)閃光中最初的脈沖并非必定有用的大多數(shù)的低頻分量。Markson專利的局限性是專門(mén)供HF頻率范圍使用以及僅僅對(duì)每次閃光中的第一脈沖進(jìn)行探測(cè)和處理。
因此，需要在幾個(gè)方面改進(jìn)閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)。首先，需要改進(jìn)信號(hào)調(diào)節(jié)方法。CG事件由于信道長(zhǎng)度和在CG回程期間流動(dòng)的電流的數(shù)量在正常情況下通常在LF下比IC事件大一個(gè)數(shù)量級(jí)。如同先前提及的那樣，逐漸增加增益，或等同地逐漸減少事件閾值，導(dǎo)致使模擬探測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)飽和的CG事件或提取相當(dāng)大的噪聲。逐漸減少增益，或等同地逐漸增加事件閾值，導(dǎo)致掩蓋IC事件的低效率檢測(cè)。需要在消除不想要的噪聲分量的同時(shí)減少在CG和IC信號(hào)之間的這個(gè)幅度差異的影響。電場(chǎng)天線和磁場(chǎng)天線兩者引起關(guān)注的方面是它們產(chǎn)生與它們檢測(cè)到的電磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)成比例的信號(hào)。這些微分天線實(shí)際上減少在IC和CG的有代表性的微分信號(hào)之間的幅度差異。然而，當(dāng)代的傳感器不利用天線本身降低動(dòng)態(tài)范圍要求這一事實(shí)總是利用積分法把微分場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成代表電磁場(chǎng)的信號(hào)。此外，需要改進(jìn)用來(lái)區(qū)分閃電類型的分類方法。
在工業(yè)方面另一種需要是用新的或不同的波形分析技術(shù)給遙感器編程的能力。另外，需要改進(jìn)數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)十選一技術(shù)，以適應(yīng)更多的IC和CG信息。此外，為了操控日漸增加的信息處理率，新的數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)也是需要的。這些相關(guān)技術(shù)需要處理到達(dá)時(shí)間信息和方向信息兩者。
因此，需要一種將新的信號(hào)調(diào)節(jié)方法、使用者可改變事件分類的系統(tǒng)、新的數(shù)據(jù)壓縮方法和新的數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)合并有效地檢測(cè)CG和IC事件和確定它們的位置、幅度和發(fā)生時(shí)間的完整的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)。
本發(fā)明的概述本發(fā)明通過(guò)利用眾多部署在不同的地理位置的可編程的遙感器(RPS)對(duì)關(guān)于CG和IC閃電放電兩者的信息進(jìn)行檢測(cè)、分類、打包并以壓縮形式傳輸來(lái)滿足上述的需要。為了確定閃電放電的位置、幅度和發(fā)生時(shí)間，信息在解壓縮和建立相關(guān)關(guān)系的中央分析器位置被收集在一起。使用為檢測(cè)來(lái)自閃電放電的電磁場(chǎng)信號(hào)和產(chǎn)生有代表性的導(dǎo)數(shù)場(chǎng)信號(hào)而設(shè)計(jì)的天線。導(dǎo)數(shù)信號(hào)具有減少CG和IC場(chǎng)信號(hào)之間的振幅差距的優(yōu)勢(shì)。濾波器被用來(lái)在信號(hào)的主要分量尚未積分的情況下通過(guò)在丟棄高頻噪聲的同時(shí)允許微分信號(hào)的低頻部分通過(guò)提高信噪比。非線性放大通過(guò)把較高的放大倍數(shù)提供給振幅較低的信號(hào)進(jìn)一步減少CG和IC信號(hào)之間的振幅差距。然后，經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)用ADC進(jìn)行處理，以便將經(jīng)過(guò)放大的微分信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表達(dá)。這種轉(zhuǎn)換允許以數(shù)字形式處理和儲(chǔ)存信號(hào)。然后，用數(shù)字處理器將數(shù)字表達(dá)積分，以便提供代表電場(chǎng)或磁場(chǎng)的信號(hào)。數(shù)字化的微分場(chǎng)信號(hào)和代表場(chǎng)本身的數(shù)字信號(hào)被數(shù)字處理器用來(lái)將閃電事件分類為CG事件或IC事件。與數(shù)字存儲(chǔ)器耦合的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器允許連續(xù)地探測(cè)和評(píng)估閃電放電，這消除了在前一代閃電探測(cè)系統(tǒng)中固有的“靜寂時(shí)間”。
本發(fā)明采用新穎的數(shù)據(jù)壓縮過(guò)程在低帶寬的通信通道上傳輸數(shù)據(jù)。許多代表閃電放電的數(shù)字信號(hào)脈沖在脈沖序列中被集合在一起。最大脈沖被指定為參考脈沖和它的振幅、時(shí)間和方向(如果可用)被包括在數(shù)據(jù)記錄之中。脈沖序列中的其它脈沖是用參考脈沖的分?jǐn)?shù)振幅和相對(duì)于前一個(gè)或后一個(gè)脈沖時(shí)間的計(jì)時(shí)印記表達(dá)的。這大大減少為了精確地定義在脈沖序列中全部的脈沖必須傳輸?shù)男畔?。如果被傳輸?shù)男畔⒘咳匀怀^(guò)與相關(guān)聯(lián)的通信信道的帶寬，那么在閃電探測(cè)系統(tǒng)中的RPS傳感器能為了傳輸信息的同步部分被這樣編程，以致所有的傳感器將報(bào)告關(guān)于同一閃電事件的信息。
一旦被中央分析器接收，該信息就被拆開(kāi)，原始脈沖的振幅、時(shí)間和方向(如果可用)信息就被重建。被拆開(kāi)的脈沖信息被用來(lái)建立來(lái)自眾多傳感器位置的雷擊信息的相關(guān)關(guān)系。這個(gè)信息被用來(lái)確定閃電放電的幅度、位置和發(fā)生時(shí)間。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供新穎的和改進(jìn)的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供區(qū)分CG和IC閃電事件的能力得到提高的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供減少在CG和IC閃電之間代表場(chǎng)信號(hào)的振幅差距的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)。
本發(fā)明的附加目的是提供能連續(xù)地檢測(cè)和處理閃電放電引起的電磁場(chǎng)信號(hào)的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供適合壓縮、十選一和傳輸閃電電磁場(chǎng)信號(hào)的數(shù)字表達(dá)的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供適合用來(lái)自眾多可編程的遙感器的信息的得到改善的相關(guān)關(guān)系來(lái)確定雷擊的位置、幅度和發(fā)生時(shí)間的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明再進(jìn)一步的目的是提供傳感器的配置可以通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)被設(shè)定或變更的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述的和其它的目的、特性和優(yōu)勢(shì)在結(jié)合附圖考慮下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述之時(shí)將變得更容易理解。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1依照本發(fā)明舉例說(shuō)明用來(lái)獲得關(guān)于云層對(duì)地面的和云層間的放電的數(shù)據(jù)的可仿效的系統(tǒng)的實(shí)際安排。
圖2舉例說(shuō)明云層對(duì)地面放電產(chǎn)生的典型的LF/VLF勵(lì)磁波形和相應(yīng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)波形。
圖3舉例說(shuō)明IC放電產(chǎn)生的典型的LF/VLF勵(lì)磁波形和相應(yīng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)波形。
圖4展示云層對(duì)地面放電和IC放電的距離標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)振幅分布的憑經(jīng)驗(yàn)推演的累積分布。
圖5是依照本發(fā)明的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方案的功能方框圖。
圖6是依照本發(fā)明的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖7是依照本發(fā)明的天線濾波器網(wǎng)絡(luò)的方框圖。
圖8是圖7的天線濾波器網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)可仿效的頻率響應(yīng)圖。
圖9是兩個(gè)非線性放大器的增益圖。
圖10A-1OH是依照本發(fā)明用于個(gè)別閃電放電脈沖的檢測(cè)和數(shù)據(jù)獲得方法的優(yōu)選實(shí)施方案的操作流程圖。
圖11展示依照本發(fā)明的數(shù)字濾波器對(duì)代表場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的信號(hào)的數(shù)值積分的時(shí)域響應(yīng)。
圖12展示依照本發(fā)明的數(shù)字濾波器對(duì)代表場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的信號(hào)的數(shù)值積分的頻域響應(yīng)。
圖13舉例說(shuō)明用依照本發(fā)明的系統(tǒng)完成的關(guān)于普通的勵(lì)磁波形的分析。
圖14是舉例說(shuō)明依照本發(fā)明將個(gè)別的脈沖編組形成脈沖序列的過(guò)程的流程圖。
圖15是舉例說(shuō)明“預(yù)觸發(fā)限制因素(pre-trigger kibosh)”測(cè)試的流程圖。
圖16是描繪累積地形成脈沖序列的六個(gè)電磁脈沖的時(shí)間和振幅的表格。
圖17是展示圖16的第一個(gè)脈沖的十進(jìn)制的和十六進(jìn)制的表達(dá)的表格。
圖18舉例說(shuō)明依照本發(fā)明被壓縮的圖16的最大脈沖的二進(jìn)制的和十六進(jìn)制的表達(dá)。
圖19舉例說(shuō)明與圖16的脈沖序列的最大脈沖不同的全部脈沖的二進(jìn)制的和十六進(jìn)制的表達(dá)。
圖20A-20D是依照本發(fā)明舉例說(shuō)明壓縮過(guò)程的流程圖。
圖21A-21C是依照本發(fā)明舉例說(shuō)明解壓縮過(guò)程的流程圖。
圖22是描繪通過(guò)圖21A-21C的解壓縮過(guò)程重建的電磁脈沖到達(dá)不同的可編程的遙感器的時(shí)間表。
圖23是依照本發(fā)明將圖22的脈沖按振幅和傳感器位置分類的表格。
圖24是依照本發(fā)明描繪相關(guān)過(guò)程的時(shí)間調(diào)整圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述參照?qǐng)D1，它舉例說(shuō)明閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)10的優(yōu)選實(shí)施方案?？删幊痰倪b感器(“RPS”)12是隔開(kāi)數(shù)十到數(shù)百千米分布的。遙感器被用來(lái)檢測(cè)作為CG閃電14或IC閃電16由來(lái)自云層22的閃電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。通信鏈路18允許遙感器12把信息發(fā)送到用來(lái)確定閃電放電的位置、幅度和發(fā)生時(shí)間的中央分析器20。
CG閃電放電通常在幅度方面比在VLF/LF頻率范圍中的IC事件大十倍。為了防止遙感器12的模擬分量飽和，提供用來(lái)減少CG有代表性的信號(hào)和IC有代表性的信號(hào)之間的振幅差距的裝置。傳感器12也擁有用來(lái)提高有代表性的信號(hào)的信噪比的裝置。此外，傳感器12把有代表性的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成隨后按CG閃電或IC閃電分類的數(shù)字信號(hào)。一旦信號(hào)已被分類，傳感器確定各組信號(hào)是否及時(shí)地靠在一起足以被看作是脈沖序列。就這樣的脈沖序列而言，傳感器把信號(hào)信息打包形成被壓縮的數(shù)據(jù)字并且把數(shù)據(jù)字傳輸?shù)街醒敕治銎?0。孤立的脈沖是與較豐富的一組表征特性一起單獨(dú)傳輸?shù)?。如果通信鏈路不足以運(yùn)送所有的信息，那么遙感器12將信息選取十分之一，只發(fā)送信息的同步部分。
中央分析器20被用來(lái)接收從遙感器12發(fā)送的數(shù)據(jù)字并且將這些數(shù)據(jù)字解壓縮，以便獲得閃電放電信息。采用相關(guān)技術(shù)，使用來(lái)自眾多傳感器12的信息來(lái)確定閃電放電14、16的幅度、位置、和發(fā)生時(shí)間。
雷電閃光發(fā)生在極性相反的電荷積聚之間。雷電閃光當(dāng)電荷積聚之間的空氣被電離的時(shí)候開(kāi)始有小的擊穿事件，從而形成傳導(dǎo)通道。在CG閃光中，一旦通道已在云層和地面之間形成，大量的電流就在云層和地面之間流動(dòng)。攜帶這些大電流的放電被稱為回程。有代表性的CG雷電閃光將有四個(gè)回程。這些雷擊通常間隔數(shù)十毫秒。CG雷擊產(chǎn)生的場(chǎng)的波形30被展示在圖2中。這張圖舉例說(shuō)明電磁脈沖有第一個(gè)負(fù)波峰32、第一個(gè)負(fù)波谷34、第二個(gè)負(fù)波峰36、零交點(diǎn)38、第一個(gè)正波峰40、第一個(gè)正波谷42和第二正波峰44。第二信號(hào)46展示用對(duì)場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)敏感的天線12檢測(cè)之后代表勵(lì)磁波的電信號(hào)。
在IC閃光中放電的次數(shù)比在CG閃光中雷擊的次數(shù)大大約十倍。另一方面，CG閃電雷擊引起的電磁場(chǎng)的中值振幅比IC放電引起的大大約十倍。在IC放電中脈沖之間的時(shí)間間隔也比CG閃電的小得多。結(jié)果是IC放電往往作為脈沖序列發(fā)生。最大振幅電磁場(chǎng)脈沖通常發(fā)生在這些脈沖序列中間。IC放電產(chǎn)生的場(chǎng)的波形50被展示在圖3中。這張圖舉例說(shuō)明由許多明顯的脈沖52和一些小的到中等的脈沖54構(gòu)成的電磁場(chǎng)脈沖序列。第二信號(hào)波形56展示用(微分)天線12檢測(cè)之后代表場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的電信號(hào)。
圖4展示IC和CG放電的距離標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)振幅的憑經(jīng)驗(yàn)確定的累積分布。距離標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致與傳感器和放電之間的實(shí)際距離無(wú)關(guān)的信號(hào)振幅數(shù)值。在圖4中第一條曲線70是CG事件的距離標(biāo)準(zhǔn)化的表達(dá)。該范圍是用距離標(biāo)準(zhǔn)化到距傳感器位置100千米的LLP單位表示的信號(hào)強(qiáng)度。參照第一條曲線70，50％的CG閃電事件具有大于120LLPU的振幅，50％在120LLPU以下。大約80％CG事件具有小于180LLPU的振幅，20％大于180LLPU。第二條曲線72表示在IC閃光內(nèi)大的顯著的放電的距離標(biāo)準(zhǔn)化的分布，而第三條曲線74舉例說(shuō)明所有IC放電的距離標(biāo)準(zhǔn)化的分布。全部IC事件的大約70％小于1LLP。這個(gè)振幅差距需要新穎的閃電探測(cè)和處理方法，如果CG和IC事件兩者在LF/VLF頻率范圍內(nèi)是用同一傳感器檢測(cè)的。
翻到圖5，方框圖舉例說(shuō)明依照本發(fā)明的閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)的各個(gè)功能方面。微分天線92被用來(lái)檢測(cè)閃電放電產(chǎn)生的電場(chǎng)或磁場(chǎng)。天線92輸出代表檢測(cè)到的勵(lì)磁波的模擬信號(hào)(“電檢測(cè)信號(hào)”)并且把它發(fā)送到可編程的遙感器94。遙感器94的第一級(jí)是用來(lái)減少CG有代表性的信號(hào)和IC有代表性的信號(hào)之間的振幅差距、減少噪聲和把經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的電檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表達(dá)的信號(hào)調(diào)節(jié)電路96。一旦有代表性的信號(hào)已經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，它就被傳送到事件分類級(jí)98，在那里有代表性的數(shù)字信號(hào)被評(píng)估，以確定電磁場(chǎng)引起什么類型的事件(CG放電或IC放電)。遙感器能夠根據(jù)使用者可選擇的判據(jù)編程，從而導(dǎo)致只有感興趣的信號(hào)被積聚。積聚起來(lái)的感興趣的信號(hào)用數(shù)據(jù)壓縮軟件100進(jìn)行處理。如有必要，它們還用數(shù)據(jù)選取級(jí)102進(jìn)行處理，然后使用任何數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方法傳輸?shù)街醒敕治銎?04。中央分析器利用數(shù)據(jù)解壓縮105和數(shù)據(jù)相關(guān)106以及跟在后面的位置確定108來(lái)確定閃電事件的幅度、位置和發(fā)生時(shí)間。
參照?qǐng)D6，它舉例說(shuō)明可編程的遙感器110的優(yōu)選實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)方框圖。模擬前端112接受來(lái)自電磁天線的有代表性的模擬信號(hào)，用濾波器和放大部件124給有代表性的信號(hào)濾波并且用交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)126將有代表性的信號(hào)傳送到ADC114和振幅比較儀128。比較儀128被用來(lái)確定有代表性的模擬信號(hào)的振幅是否超過(guò)先前確定的數(shù)值，從而指出“脈沖”的起點(diǎn)。在確定脈沖已開(kāi)始之時(shí)，全球定位系統(tǒng)(“GPS”)裝置130被用來(lái)提供儲(chǔ)存在現(xiàn)場(chǎng)可編程的門(mén)陣列(“FPGA”)116中的時(shí)間標(biāo)記先入先出(“FIFO”)132中的計(jì)時(shí)印記。ADC114被用來(lái)將交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)126的信號(hào)連續(xù)地?cái)?shù)字化。ADC產(chǎn)生以20MHz采樣的分辨率為12位的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)被送到在前面提及的FPGA116內(nèi)部的數(shù)字加法器134。加法器134被用來(lái)把四個(gè)一組的數(shù)字樣本相加，從而產(chǎn)生分辨率為14位的5MHz樣本。這些14位的數(shù)字樣本被放在FPGA116中的信號(hào)FIFO136中。FPGA提供的時(shí)鐘信號(hào)被用來(lái)控制數(shù)字樣本從信號(hào)FIFO136到駐留在同步的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器裝置(“SD-RAM”)120中的環(huán)緩沖器138的流動(dòng)。對(duì)環(huán)緩沖器138的訪問(wèn)經(jīng)由動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器存取控制器(“DMA”)140數(shù)字信號(hào)處理器(“DSP”)118的一部分發(fā)生。DMA控制器140還把事件計(jì)時(shí)印記從FPGA116中的時(shí)間標(biāo)記FIFO132轉(zhuǎn)移到SD-RAM120中的時(shí)間標(biāo)記緩沖器142。在DSP118中固有的中央處理器(CPU)144被用來(lái)評(píng)估儲(chǔ)存在環(huán)緩沖器138中的數(shù)據(jù)和儲(chǔ)存在時(shí)間標(biāo)記緩沖器142中的計(jì)時(shí)印記信息。代表感興趣的信號(hào)的數(shù)據(jù)被放在SD-RAM120中的結(jié)果緩沖器146中。然后，信息經(jīng)過(guò)DSP/PC接口148被傳送到主機(jī)個(gè)人電腦122，在那里它被打包以便傳輸。
可編程的遙感器110的信號(hào)調(diào)節(jié)和分類方面在下文中將被提出，并且用圖7、8、9和圖10A-1OH中的流程圖予以舉例說(shuō)明。
模擬信號(hào)處理天線濾波器網(wǎng)絡(luò)300的基本成分被展示在圖7中。天線301把微分信號(hào)提供給低通濾波器302(四級(jí)以上的)和高通濾波器304。濾波器后面是非必選的非線性放大級(jí)306。電場(chǎng)和磁場(chǎng)天線兩者產(chǎn)生取決于它們監(jiān)視的場(chǎng)信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的信號(hào)。因此，這個(gè)天線301被稱為微分天線。天線301的這種微分特性是重要的，因?yàn)闃I(yè)已發(fā)現(xiàn)計(jì)算電磁信號(hào)的微分將CG和IC有代表性的信號(hào)之間的振幅差距減少2到4倍。前一代閃電探測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有利用這個(gè)天線特性。事實(shí)上，大多數(shù)閃電探測(cè)系統(tǒng)將天線輸出積分，以獲得電磁場(chǎng)的真實(shí)表達(dá)。
四級(jí)低通濾波器302被用來(lái)提供對(duì)微分信號(hào)好的瞬態(tài)響應(yīng)。低通濾波器302的輸出被送到截止頻率大約為300Hz的高通濾波器304。這個(gè)濾波器的目的是消除任何可能的人為信號(hào)，例如，50/60Hz輸電線噪聲。在這兩個(gè)濾波器之間的頻率范圍，不施加濾波。這保護(hù)感興趣的信號(hào)所在波段中的微分信號(hào)的性質(zhì)。
濾波器的這種調(diào)諧有效地創(chuàng)造一種可調(diào)諧的有漏隙的模擬積分器，以允許0.5-1MHz以下的頻率通過(guò)，不被積分。本發(fā)明的非必選部分是使用非線性放大器306進(jìn)一步減少有代表性的CG和IC信號(hào)之間的振幅差距。圖8的第一條曲線310展示在優(yōu)選實(shí)施方案中包括微分天線的有漏隙的濾波器網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)。第二條曲線312舉例說(shuō)明該有漏隙的濾波器網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)，其中時(shí)間常數(shù)已被調(diào)整到消除過(guò)多的人為射頻噪聲。
優(yōu)選實(shí)施方案的非線性放大器306不成比例地比高振幅信號(hào)更多地放大低振幅信號(hào)。非常適合這種應(yīng)用的兩種類型非線性放大器是對(duì)數(shù)放大器和分段線性放大器。這兩種放大器能將CG和IC信號(hào)之間的振幅差距減少12-24分貝。圖9舉例說(shuō)明這些非線性放大器的輸入輸出特性。第一條曲線330展示對(duì)數(shù)放大器的響應(yīng)，而第二條曲線332舉例說(shuō)明分段線性放大器的響應(yīng)。
參照?qǐng)D10A，有代表性的微分模擬信號(hào)是從圖5的天線92接收的。步驟150和151是低通濾波，這對(duì)于消除來(lái)自有代表性的信號(hào)的高頻噪聲是必要的，隨后是用來(lái)消除輸電線噪聲的高通濾波。非必選的非線性放大152被用來(lái)不成比例地比高振幅信號(hào)更多地放大低振幅信號(hào)，從而減少CG和IC信號(hào)之間的振幅差距。
收集數(shù)據(jù)在圖10A中的非線性放大152之后，使用交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)154，把模擬信息送去與閾值比較156和數(shù)字化162。如果有代表性的信號(hào)超過(guò)預(yù)定的振幅數(shù)值，在步驟158中使用圖6的GPS裝置130建立“橫越閾值時(shí)間”并且每逢步驟160都把它放進(jìn)時(shí)間標(biāo)記FIFO132。與閾值比較156同時(shí)，12位分辨率的連續(xù)數(shù)字化162以20MHz的速率發(fā)生在圖6的ADC114中。在LF/VLF傳感器中，使用FPGA116的數(shù)字加法器134在步驟166中將每四個(gè)樣本加在一起。結(jié)果(14位分辨率的5MHz數(shù)據(jù)樣本流)每逢步驟168都被儲(chǔ)存在FPGA116的信號(hào)FIFO136中。在這些樣本到達(dá)終點(diǎn)之前通過(guò)FIFO136移動(dòng)這些樣本的過(guò)程是用步驟170表示的。FPGA116提供的控制邏輯和DMA控制器140被用來(lái)控制數(shù)字樣本從信號(hào)FIFO136到SD-RAM120的環(huán)緩沖器的流動(dòng)；這是用圖10B的步驟172表示的。在環(huán)緩沖器之內(nèi)的數(shù)據(jù)樣本的地址中暗示的是到數(shù)分之一秒的計(jì)時(shí)印記。在DSP118中獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)被用來(lái)調(diào)節(jié)每逢步驟174從環(huán)緩沖器138讀進(jìn)DSP的CPU144的數(shù)據(jù)樣本。在實(shí)踐中，在步驟172進(jìn)入環(huán)緩沖器的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移總是領(lǐng)先(及時(shí))在步驟174數(shù)據(jù)從環(huán)緩沖器里進(jìn)入DSPCPU的轉(zhuǎn)移幾個(gè)樣本。這個(gè)時(shí)滯在圖10B中用“未來(lái)緩沖器”173圖解地表示，以便用符號(hào)表示這個(gè)滯后允許DSP在步驟176檢查在當(dāng)前正在檢查的樣本的任一邊的幾個(gè)樣本。步驟178把來(lái)自時(shí)間標(biāo)記緩沖器142的下一個(gè)計(jì)時(shí)印記提供給CPU144。步驟176是確定當(dāng)前的數(shù)據(jù)樣本是否發(fā)生在用計(jì)時(shí)印記指出的橫越閾值時(shí)間之時(shí)或之后。如果是這樣，步驟180被用來(lái)確定數(shù)字化的信號(hào)的振幅是否低于為事件結(jié)束建立的閾值。如果是這樣，產(chǎn)生以步驟178重新得到的計(jì)時(shí)印記為起點(diǎn)的脈沖的事件被認(rèn)為已結(jié)束，即，脈沖結(jié)束。步驟182被用來(lái)使時(shí)間標(biāo)記緩沖器前進(jìn)到下一個(gè)感興趣的事件并且進(jìn)入脈沖分類，步驟184。如果步驟180的結(jié)果是脈沖未被認(rèn)為完成而且我們恰好正在啟動(dòng)脈沖，那么步驟186和188被用來(lái)查找在當(dāng)前脈沖之內(nèi)絕對(duì)幅度在噪聲水平以上的第一個(gè)數(shù)據(jù)樣本的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間與在步驟178中重新得到的計(jì)時(shí)印記不一樣，因?yàn)樵撚?jì)時(shí)印記是當(dāng)前脈沖超過(guò)預(yù)定的閾值幅度(設(shè)定高于噪聲最低限度)之后唯一被記錄的。
步驟189和190被用來(lái)通過(guò)將當(dāng)前的數(shù)據(jù)值與先前全部數(shù)據(jù)值的加權(quán)的總和在數(shù)字上相加產(chǎn)生有代表性的場(chǎng)信號(hào)，在這里加權(quán)是樣本年齡的函數(shù)。這個(gè)處理構(gòu)成在感興趣的波段使用已傳送到這個(gè)點(diǎn)的微分場(chǎng)信號(hào)重建場(chǎng)信號(hào)的數(shù)值積分器。圖11展示依照本發(fā)明數(shù)值積分器的時(shí)域響應(yīng)314。圖12展示依照本發(fā)明數(shù)值積分器的頻域響應(yīng)316。在圖10C的步驟192完成之時(shí)，數(shù)據(jù)樣本有三個(gè)組成部分計(jì)時(shí)印記。導(dǎo)數(shù)場(chǎng)信號(hào)的數(shù)值，和有代表性的場(chǎng)信號(hào)本身的數(shù)值。數(shù)值積分之后代表整個(gè)場(chǎng)脈沖293的信號(hào)是在圖13中舉例說(shuō)明的。
峰、谷和零交點(diǎn)的確定步驟194和196被用來(lái)在有代表性的場(chǎng)信號(hào)通過(guò)搜索適合零交點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)信號(hào)尋找峰和谷。在實(shí)踐中，微分信號(hào)將包括一些噪聲而且將需要進(jìn)行平滑處理(數(shù)字濾波器)193，以便保持顯著的峰和谷，而不將時(shí)間導(dǎo)數(shù)中所有的小的高頻符號(hào)改變標(biāo)成場(chǎng)信號(hào)中有意義的峰和谷。在優(yōu)選實(shí)施方案中，這種平滑處理將涉及在當(dāng)前樣本任一邊的幾個(gè)樣本。有代表性的場(chǎng)信號(hào)293的第一個(gè)峰294、第一谷295、第二個(gè)峰296和零交點(diǎn)297被展示在圖13中。在當(dāng)前脈沖中峰的數(shù)目是在步驟200記錄的。按照步驟202，如果代表場(chǎng)的信號(hào)已改變極性，那么零交點(diǎn)時(shí)間是在步驟204記錄的，而計(jì)數(shù)器在圖10D的步驟206中被加1。一旦數(shù)據(jù)樣本已對(duì)峰、谷和零交點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，下一個(gè)數(shù)據(jù)樣本就在圖10D的步驟208中被讀進(jìn)DSP的CPU144，而處理回到圖10B的步驟174。
在圖10A、10B、10C和10D中舉例說(shuō)明的處理步驟被用來(lái)檢測(cè)感興趣的信號(hào)和收集信息。明確地說(shuō)，在步驟208結(jié)束之時(shí)，下列信息已被確定(1)在有代表性的場(chǎng)信號(hào)的當(dāng)前脈沖中峰的數(shù)目；(2)在當(dāng)前脈沖中谷的數(shù)目；(3)當(dāng)前脈沖中每個(gè)峰和谷的時(shí)間和振幅；(4)在當(dāng)前脈沖中零交點(diǎn)的數(shù)目和時(shí)間。
脈沖分類一旦脈沖在圖10B的步驟180被確定已終止，那么處理開(kāi)始從圖10E的步驟184向步驟242進(jìn)行，在那里脈沖分類開(kāi)始。脈沖分類是通過(guò)在步驟244中建立用于脈沖作為IC事件的默認(rèn)值開(kāi)始的。總的脈沖持續(xù)時(shí)間是在步驟246中評(píng)估的。如果脈沖在持續(xù)時(shí)間方面太短或在脈沖之內(nèi)任何峰的最大振幅太小，那么該事件被假定是噪聲并且在步驟248被丟棄，零交點(diǎn)、峰和谷的計(jì)數(shù)在步驟250被歸零，于是處理回到圖10B的步驟174。如果脈沖有充分的持續(xù)時(shí)間，那么在步驟252對(duì)它進(jìn)行過(guò)多的零交點(diǎn)數(shù)目的評(píng)估。太多的零交點(diǎn)是噪聲的另一個(gè)指示，在這種情況下該脈沖在步驟248被丟棄，而且處理回到圖10B的步驟174。新穎的脈沖分類處理是用步驟256舉例說(shuō)明的，在那里對(duì)脈沖從第一極性的最大峰到相反極性的最大峰進(jìn)行針對(duì)短時(shí)間的評(píng)估。這個(gè)測(cè)試的結(jié)果必須被暫時(shí)保存(步驟257和258)，因?yàn)樵谶@個(gè)測(cè)試之后全部的脈沖將在圖10F的步驟260開(kāi)始進(jìn)行雙極振幅比測(cè)試。這個(gè)脈沖分類參數(shù)是用第一個(gè)峰294和第二個(gè)峰296之間的時(shí)間給出的。在這些峰之間時(shí)間差短的脈沖被分類為IC脈沖或前導(dǎo)脈沖。
雙極振幅比測(cè)試步驟260被用來(lái)確定任何后來(lái)的相反極性的峰(圖13的299)的最大值是否大于初始極性的最大峰294的某個(gè)預(yù)定分?jǐn)?shù)。如果相反極性的峰的時(shí)差是短暫的(圖10E的步驟256)，那么雙極振幅比區(qū)分雙極IC放電脈沖和傾向于幾乎呈單極的前導(dǎo)脈沖。因此，在步驟260之后，相反極性的峰的時(shí)間測(cè)試結(jié)果必須被檢查(步驟261、263)。如果雙極振幅比260大，而且相反極性峰時(shí)間結(jié)果是真實(shí)的(步驟263)，那么脈沖被歸類為雙極IC脈沖(步驟265)。如果雙極振幅比小，而且相反極性峰時(shí)間結(jié)果是真實(shí)的(步驟261)，那么脈沖被歸類為前導(dǎo)造成的(步驟264)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，前導(dǎo)脈沖被看作是特殊的IC放電脈沖事件。在步驟264和265之后，沒(méi)有進(jìn)一步的測(cè)試是必需的，而且在圖10H的步驟284保存IC放電脈沖信息267。另一方面，如果雙極的振幅比大，而且相反極性的峰的時(shí)間結(jié)果是虛假的(步驟263)，脈沖在步驟270被歸類為遠(yuǎn)處CG雷擊造成的。最后，如果雙極的振幅比小，而且相反極性的峰的時(shí)間結(jié)果是虛假的(步驟261)，脈沖在步驟268被歸類為(不遠(yuǎn)的)CG回程造成的。無(wú)論哪種事件，脈沖分類在步驟271繼續(xù)。非必選地，如果分類被用來(lái)排除IC放電，脈沖可以在步驟266被丟棄，而處理回到圖10B的步驟174。
峰到零測(cè)試第一個(gè)峰到零點(diǎn)的時(shí)間是在圖10F的步驟271評(píng)估的。如果圖13的峰到零的時(shí)間298在持續(xù)時(shí)間方面比較長(zhǎng)，脈沖保持它的分類為CG事件。如果從峰到零的時(shí)間298是短暫的，那么脈沖在步驟262被再次歸類為IC事件。無(wú)論哪種事件，脈沖分類都在圖10G的步驟274繼續(xù)。
第二個(gè)峰大于第一個(gè)峰測(cè)試圖10G的步驟274確定是否不止一個(gè)同一極性的峰(圖13的294、296)發(fā)生在相反極性的峰299之前。如果不是，脈沖分類在步驟282結(jié)束。否則附加的測(cè)試276被用來(lái)確定脈沖內(nèi)同一極性的第二個(gè)峰296在振幅方面是否充分大于該脈沖的第一個(gè)峰294。如果確實(shí)如此，脈沖在步驟280被再次分類為云層放電。否則，脈沖保持它的分類為CG放電。無(wú)論哪種情況，分類在步驟282都結(jié)束，而且處理開(kāi)始記錄的脈沖信息，圖10H的步驟284。
保存脈沖信息圖10H的步驟284開(kāi)始儲(chǔ)存脈沖信息和事件分類的處理。在步驟286中，脈沖是用下列信息限定的橫越閾值時(shí)間、開(kāi)始時(shí)間；第一和第二個(gè)峰的時(shí)間；第一上升時(shí)間；第一和第二個(gè)峰的振幅；峰到零的時(shí)間；相反極性的峰的時(shí)間和振幅；在第一零交點(diǎn)的場(chǎng)導(dǎo)數(shù)；脈沖分類。在步驟288中，這個(gè)信息被儲(chǔ)存在圖6中的SD-RAM的結(jié)果緩沖器146中。在這個(gè)時(shí)刻，處理獲得新的數(shù)據(jù)樣本(步驟289)并且回到圖10B的步驟174。同時(shí)，在步驟288保存到結(jié)果緩沖器中的脈沖信息變成對(duì)于尋找和處理脈沖序列的另一個(gè)程序290是可用的。
脈沖序列處理圖14的流程圖舉例說(shuō)明將個(gè)別脈沖編組形成脈沖序列的程序。脈沖序列處理程序在步驟412開(kāi)始，而且當(dāng)脈沖信息在圖10H的步驟288中被儲(chǔ)存在結(jié)果緩沖器146中的時(shí)候被初始化。在最新近的脈沖和前一個(gè)脈沖之間的時(shí)間是在步驟414評(píng)估的。如果在兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔超過(guò)預(yù)定的數(shù)量，那么前一個(gè)脈沖是檢查，步驟416，以便確定它是否是現(xiàn)有脈沖序列的一部分。假如是這樣，現(xiàn)有的脈沖序列被認(rèn)為已結(jié)束，數(shù)據(jù)在步驟422中被壓縮，在步驟424中壓縮數(shù)據(jù)被送到主機(jī)PC122，在步驟426中將前一個(gè)脈沖和與它相關(guān)聯(lián)的脈沖序列從結(jié)果緩沖器146中除去，然后在步驟428中清除脈沖序列緩沖器。如果前一個(gè)脈沖不是現(xiàn)有脈沖序列的一部分，那么前一個(gè)脈沖在步驟418中與在圖10H的步驟286中保存的全部參數(shù)一起被轉(zhuǎn)移到主機(jī)PC122，然后在步驟420將它從結(jié)果緩沖器146中除去。如果在步驟414中評(píng)估的時(shí)間間隔已被發(fā)現(xiàn)小于預(yù)定的數(shù)量，那么前一個(gè)脈沖被評(píng)估，以便在步驟430中確定它是否屬于現(xiàn)有的脈沖序列。假如是這樣，非必選的PTK測(cè)試在步驟432中完成，而且最新的脈沖的振幅在步驟436中被評(píng)估，以便確定它是否大于當(dāng)前脈沖序列中的任何先前的脈沖。如果業(yè)已發(fā)現(xiàn)大于當(dāng)前脈沖序列中的任何先前的脈沖，那么該最新的脈沖在步驟438被做上標(biāo)記。返回到步驟430，如果前一個(gè)脈沖不是當(dāng)前脈沖序列的一部分，那么在步驟434中形成以前一個(gè)脈沖開(kāi)始的新的脈沖序列，而處理向步驟432、436和438進(jìn)發(fā)。這個(gè)程序的最后步驟是在步驟440把最新的脈沖移入結(jié)果緩沖器146中的第二最新脈沖的位置，然后回到步驟412等候下一個(gè)脈沖到達(dá)。最大的等待時(shí)間也被用來(lái)證實(shí)脈沖在有少許活性的時(shí)候已在合理的時(shí)間周期內(nèi)被傳輸?shù)街醒敕治銎鳌?br> 在前一代閃電探測(cè)系統(tǒng)中，“預(yù)觸發(fā)限制因素”測(cè)試由確定CG雷擊是否緊跟在極性相反的事件后面組成。假如是這樣，該當(dāng)前脈沖和前一個(gè)脈沖兩者都被丟棄，因?yàn)樗鼈儽徽J(rèn)為很可能是由IC放電或噪聲或干擾引起的。在這些早期系統(tǒng)中，人們認(rèn)為丟棄這些脈沖比用進(jìn)一步分析占用模擬硬件更有效。然而，在本發(fā)明中，業(yè)已發(fā)現(xiàn)完成更徹底的預(yù)觸發(fā)限制因素測(cè)試更有效。參照?qǐng)D15，流程圖舉例說(shuō)明圖14中涉及的預(yù)觸發(fā)限制因素測(cè)試。這個(gè)測(cè)試從步驟450開(kāi)始。在步驟452中評(píng)估當(dāng)前脈沖，以確定它是否是CG雷擊。如果不是，處理回到脈沖序列處理算法步驟466。然而，如果當(dāng)前脈沖是CG雷擊，那么它首先與在圖10H的步驟286保存的一組完整的特性一起傳輸?shù)街鳈C(jī)PC。然后，在步驟454中檢查前一個(gè)脈沖，以確定它是否是IC事件。如果不是，處理在步驟466返回脈沖序列處理算法。如果起源于CG雷擊的當(dāng)前脈沖和前一個(gè)脈沖是由IC事件引起的，那么算法的下一個(gè)步驟456是確定該當(dāng)前脈沖和前一個(gè)脈沖是否有相反的極性。如果不是，處理在步驟466返回脈沖序列處理算法。如果兩個(gè)脈沖有相反的極性，該當(dāng)前脈沖序列在步驟458-464中被丟棄，而處理返回圖14的步驟412。
如同在本發(fā)明的概述中提及的那樣，RPS傳感器有能力檢測(cè)和評(píng)估比前一代傳感器多至少一個(gè)數(shù)量級(jí)的閃電放電。所以，用來(lái)將閃電信息發(fā)送到中央分析器的改進(jìn)方法是必需的。本發(fā)明把新穎的數(shù)據(jù)壓縮處理用于依照?qǐng)D14的處理發(fā)生在脈沖序列中閃電放電。最大的脈沖被指定為參考脈沖，而它的振幅、時(shí)間和方向(如果可用的話)被包括在88位的數(shù)據(jù)記錄中。脈沖序列中的其它脈沖是用有相對(duì)于其前的或其后的脈沖的任一時(shí)間的計(jì)時(shí)印記的參考脈沖的部分振幅表達(dá)的，用24位數(shù)據(jù)記錄表現(xiàn)的。這大大減少必須傳輸?shù)男畔ⅰ?br> 參照?qǐng)D16，六個(gè)電磁脈沖470與它們相關(guān)聯(lián)的以數(shù)分之一秒為單位的時(shí)間472、以微秒為單位的時(shí)間474和振幅476一起列出。這些實(shí)例脈沖發(fā)生在2001年8月6日午夜。第一脈沖在這個(gè)日期午夜之后出現(xiàn)500微秒，而且被詳細(xì)地展示在圖17中。在這個(gè)例子中最大脈沖的完全的計(jì)時(shí)印記是自1970年1月1日起997056000秒(“UNIX時(shí)間”)。這個(gè)計(jì)時(shí)印記的32位十六進(jìn)制表達(dá)480是3B6DDEOOh。分?jǐn)?shù)時(shí)間計(jì)數(shù)是得自500微秒除以預(yù)定的時(shí)間單位，在優(yōu)選實(shí)施方案中，因?yàn)槭褂?0MHz的ADC(每個(gè)50毫微秒周期是一個(gè)“50毫微秒計(jì)數(shù)”)，該時(shí)間單位是50毫微秒。500微秒除以50毫微秒產(chǎn)生的分?jǐn)?shù)時(shí)間計(jì)數(shù)為10000。這個(gè)分?jǐn)?shù)時(shí)間計(jì)數(shù)的十六進(jìn)制表達(dá)482是2710h。第一脈沖471的振幅的十六進(jìn)制表達(dá)484(4400個(gè)計(jì)數(shù))是1130h。這個(gè)特定的傳感器不提供通過(guò)指定三百五十九點(diǎn)九九(359.99)度的數(shù)值為角度測(cè)量法記錄的方向信息。這個(gè)角度測(cè)量法的十六進(jìn)制表達(dá)486是7FFFh。確定這個(gè)脈沖是由IC放電產(chǎn)生的是用二進(jìn)制位“1”488指出的(CG雷擊將產(chǎn)生“0”位)。
數(shù)據(jù)壓縮圖18和19和流程圖20A-20D的說(shuō)明被用來(lái)舉例說(shuō)明將脈沖序列壓縮到數(shù)據(jù)記錄中的處理。
在脈沖編組期間(圖14)，振幅最大的脈沖被識(shí)別。在這個(gè)例子中，圖16的第二個(gè)脈沖473是最大的，振幅計(jì)數(shù)為5100。包括時(shí)間、第二個(gè)計(jì)數(shù)的分?jǐn)?shù)，振幅、角度、分類和指出是否包括小脈沖的分?jǐn)?shù)振幅的附加位的最大振幅脈沖的二進(jìn)制表達(dá)473是依照本發(fā)明產(chǎn)生的。圖18展示依照壓縮算法用于本實(shí)例的最大脈沖的88-位壓縮表達(dá)490。最大振幅脈沖473的十六進(jìn)制表達(dá)492也與二進(jìn)制表達(dá)490一起展示在圖18中。
依照本發(fā)明，在同一脈沖序列中不同于最大振幅脈沖473的脈沖是用相對(duì)于最大脈沖473的分?jǐn)?shù)振幅和相對(duì)于前一個(gè)或后一個(gè)脈沖的時(shí)差表達(dá)的。就最大脈沖之前的每個(gè)脈沖而言，時(shí)差是通過(guò)從跟在它后面的脈沖的50毫微秒時(shí)間計(jì)數(shù)中減去當(dāng)前脈沖的50毫微秒時(shí)間計(jì)數(shù)建立的，從而導(dǎo)致負(fù)的13位帶符號(hào)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)。同樣，就最大脈沖后面的每個(gè)脈沖而言，時(shí)差是通過(guò)從領(lǐng)先它的脈沖的50毫微秒時(shí)間計(jì)數(shù)中減去當(dāng)前脈沖的50毫微秒時(shí)間計(jì)數(shù)給出的，從而導(dǎo)致正的13位帶符號(hào)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)。就不同于最大脈沖的脈沖而言，脈沖的分?jǐn)?shù)振幅是通過(guò)將當(dāng)前脈沖的振幅乘以1000，除以最大脈沖的振幅，再將結(jié)果圓整到最接近的整數(shù)計(jì)算的。然后，用10位二進(jìn)制數(shù)表達(dá)這個(gè)整數(shù)。一位二進(jìn)制標(biāo)記被用來(lái)指出脈沖究竟是CG事件(“O”)造成的還是IC事件(“1”)造成的。13位時(shí)差、1位分類標(biāo)記和10位分?jǐn)?shù)振幅被連接在一起，產(chǎn)生圖19中的二進(jìn)制表達(dá)500和它們的十六進(jìn)制等價(jià)表達(dá)502。所以，圖16的六個(gè)脈沖是用圖18的一個(gè)88位數(shù)據(jù)記錄490表達(dá)最大振幅脈沖并且用圖19的五個(gè)24位數(shù)據(jù)記錄500表達(dá)不同于最大脈沖的五個(gè)脈沖。本發(fā)明的另一個(gè)非必選的實(shí)施方案將利用15位帶符號(hào)的時(shí)差數(shù)值和8位分?jǐn)?shù)振幅數(shù)值而不是前面提及的13位時(shí)差和10位分?jǐn)?shù)振幅。這個(gè)24位數(shù)據(jù)記錄計(jì)劃的其它變化可以被利用，以允許最大時(shí)間間隔和振幅分辨率之間的交替。
圖20A-20D被用來(lái)舉例說(shuō)明依照本發(fā)明的壓縮處理。在步驟504中，最大振幅的位置被識(shí)別。在步驟506中，最大脈沖的32位計(jì)時(shí)印記和25位五十毫微秒計(jì)數(shù)被儲(chǔ)存起來(lái)。如果振幅分?jǐn)?shù)將被用在脈沖序列中的其它脈沖的表達(dá)中(步驟508)，振幅分?jǐn)?shù)標(biāo)記位在步驟512中被設(shè)置，否則它在步驟510中被清除。儲(chǔ)存最大脈沖的振幅的14位二進(jìn)制表達(dá)是步驟514。如果提供方向信息(步驟516)，最大脈沖的方位的15位二進(jìn)制表達(dá)是在步驟520中產(chǎn)生的，否則在步驟518中使用二進(jìn)制表達(dá)359.99度。在圖20B的步驟522中處理繼續(xù)進(jìn)行，在那里指出事件類型的標(biāo)記被設(shè)置。二進(jìn)制的“1”指出IC事件，而“0”指出CG事件?！爱?dāng)前脈沖”指針是在步驟524中對(duì)表現(xiàn)最大脈沖之前的脈沖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)定的。13位數(shù)值是在步驟528和530中針對(duì)當(dāng)前脈沖和在脈沖序列中緊接在它后面的脈沖之間的時(shí)差產(chǎn)生的。在步驟532，處理確定振幅分?jǐn)?shù)是否正在被使用，如果是這樣，10位數(shù)值是在步驟534和536中針對(duì)恰好在最大脈沖前面的脈沖的振幅分?jǐn)?shù)產(chǎn)生的，而分類位是在圖20C的步驟538中設(shè)置的。然后，在步驟524中被初始化的指針在步驟540被減1，而且和處理向圖20B的步驟526循環(huán)，直到指針到達(dá)脈沖序列的起點(diǎn)為止。
一旦指針到達(dá)序列的起點(diǎn)，指出最大脈沖前面的全部脈沖已被編碼，指針就被重新安排到最大脈沖后面的第一個(gè)脈沖(圖20C的步驟542)。13位數(shù)值是在圖20C的步驟546和548中針對(duì)在最大脈沖和脈沖序列中在它前面的脈沖之間的時(shí)差產(chǎn)生的。在圖20D的步驟550，處理確定振幅分?jǐn)?shù)是否正在被使用，假如是這樣，10位數(shù)值是在步驟552和554中針對(duì)緊接在最大脈沖之后的脈沖的振幅分?jǐn)?shù)產(chǎn)生的，而分類位是在圖20D的步驟556中設(shè)定的。然后，在步驟542設(shè)定的指針在步驟558中被加1，而處理向圖20C的步驟544循環(huán)，直到指針達(dá)到脈沖序列的末端為止。當(dāng)發(fā)生這種情況的時(shí)候，信息已依照本發(fā)明被壓縮而且在處理結(jié)束(步驟562)的時(shí)刻已準(zhǔn)備好在圖20D的步驟560中向中央分析器傳輸。
信息在可編程的遙感器12和中央分析器20之間的傳輸是作為數(shù)據(jù)包或報(bào)文發(fā)生的。這些報(bào)文是由幾個(gè)8位二進(jìn)制字構(gòu)成的。數(shù)據(jù)包的大小可以隨著脈沖序列中脈沖的數(shù)目變化。脈沖序列中脈沖越多，報(bào)文就越大。每個(gè)報(bào)文包含表現(xiàn)脈沖序列中的最大脈沖的11個(gè)字節(jié)。如果振幅分?jǐn)?shù)被采用，該報(bào)文還包括用于脈沖序列中每個(gè)附加脈沖的另外的3個(gè)字節(jié)。如果不是這樣，報(bào)文包括用于脈沖序列中每個(gè)附加脈沖的一又四分之三個(gè)(在實(shí)踐中兩個(gè))字節(jié)。
有時(shí)候，尤其是當(dāng)傳感器在VHF頻率范圍操作的時(shí)候，即使壓縮脈沖序列也不足以允許全部的脈沖在可用的通信系統(tǒng)上實(shí)時(shí)地傳輸。在這種情況下，傳感器將有能力選擇在特定的時(shí)間周期中發(fā)生的一部分脈沖或脈沖序列并且僅僅傳輸它們。更明確地說(shuō)，時(shí)間被分成參照秒的起點(diǎn)的短暫的時(shí)間周期(例如，50毫秒周期)。如果在通信系統(tǒng)中出現(xiàn)信息的備份(用數(shù)據(jù)在輸出緩沖器中積聚來(lái)證明)，那么數(shù)據(jù)量被減少到在這些時(shí)間周期收集的為數(shù)不多的第一事件。例如，我們可能在一秒中僅僅傳輸來(lái)自二十個(gè)50毫秒周期中每個(gè)周期的第一事件。這種“數(shù)據(jù)十選一”算法是借助GPS時(shí)間信息在網(wǎng)絡(luò)中全部的傳感器之間同步的，所以全部的傳感器都保證傳輸與同一時(shí)間周期相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。中央分析器的操作在下文中予以描述。
數(shù)據(jù)解壓縮一旦信息被中央分析器接收，它必須被解壓縮。圖21A-21C的流程圖表現(xiàn)將從可編程的遙感器收到的報(bào)文解壓縮必不可少的處理。在報(bào)文中字節(jié)的數(shù)目是在圖21A的步驟572中確定的。最大脈沖的計(jì)時(shí)印記是在步驟574從報(bào)文中提取的，而振幅分?jǐn)?shù)的使用是在步驟578確定的。在報(bào)文中脈沖的總數(shù)是在步驟580(如果振幅分?jǐn)?shù)未被使用)和步驟582(當(dāng)振幅分?jǐn)?shù)被使用的時(shí)候)中確定的。這個(gè)算法取出在步驟572中確定的整個(gè)報(bào)文中的字節(jié)數(shù)目，然后減去十一個(gè)字，描述最大振幅脈沖必不可少的字的數(shù)目。結(jié)果除以表現(xiàn)被壓縮的脈沖必不可少的字節(jié)數(shù)目，當(dāng)振幅分?jǐn)?shù)未被使用的時(shí)候是二而當(dāng)振幅分?jǐn)?shù)被使用的時(shí)候是三。商加一，以產(chǎn)生脈沖序列中全部脈沖的數(shù)目。
最大脈沖的振幅是在步驟584中確定的，而事件分類是在步驟586中確定的。循環(huán)計(jì)數(shù)器在圖21B的步驟588被初始化到零。循環(huán)被用來(lái)通過(guò)脈沖序列中剩余的全部脈沖步進(jìn)。
每個(gè)帶符號(hào)的時(shí)差是在步驟592從壓縮數(shù)據(jù)流中提取的并且被加到任一個(gè)最大脈沖的計(jì)時(shí)印記上(步驟602如同在判定594中確定的那樣通過(guò)循環(huán)的第一時(shí)間，或步驟600當(dāng)時(shí)差如同在判定596中確定的那樣改變符號(hào)的時(shí)候)，或被加到最新近解碼的脈沖的時(shí)間上(步驟598)，以產(chǎn)生每個(gè)脈沖發(fā)生的絕對(duì)時(shí)間。脈沖分類是在步驟604中確定的。圖21C的步驟606被用來(lái)確定振幅分?jǐn)?shù)是否被包括在壓縮數(shù)據(jù)中。如果是這樣，每個(gè)脈沖的實(shí)際振幅在圖21C的步驟608和610中被重建。循環(huán)計(jì)數(shù)器在步驟612被加1，而處理返回到圖21B的步驟590。循環(huán)繼續(xù)直到循環(huán)計(jì)數(shù)器等于在步驟580或步驟582中確定脈沖的數(shù)目，指出脈沖序列中的全部脈沖都已被解壓縮為止。在那個(gè)時(shí)刻，處理在圖21C的步驟614結(jié)束。
一旦信息被解壓縮，它就與來(lái)自其它可編程的遙感器12的信息進(jìn)行比較，以確定閃電事件的位置、振幅和發(fā)生時(shí)間。由于通過(guò)檢測(cè)同一閃電事件產(chǎn)生的脈沖序列允許增加信息，所以改進(jìn)的相關(guān)技術(shù)是必需的。
脈沖相關(guān)四個(gè)脈沖序列被展示在圖22中。第一脈沖序列650如同用從閃電事件到傳感器最早的到達(dá)時(shí)間和最大的脈沖數(shù)(十三個(gè))指出的那樣是用最接近閃電活動(dòng)位置的可編程遙感器12檢測(cè)的。第二脈沖序列652如同用振幅較小的脈沖較遲到達(dá)和較少(八個(gè))指出的那樣是用與產(chǎn)生第一脈沖序列650的傳感器相比位置離閃電活動(dòng)較遠(yuǎn)的可編程遙感器12檢測(cè)的。用于第三脈沖序列654的可編程遙感器12與產(chǎn)生第二脈沖序列的傳感器相比位于更遠(yuǎn)離閃電活動(dòng)的地方。第三脈沖序列654只有四個(gè)脈沖，它們的振幅顯著地小于第一或第二脈沖序列的那些。第四脈沖序列656是用最遠(yuǎn)離閃電活動(dòng)的可編程遙感器12檢測(cè)的。在這個(gè)脈沖序列中只有三個(gè)脈沖是明顯的。
依照本發(fā)明，獨(dú)特的相關(guān)方法使用三個(gè)可編程遙感器12或兩個(gè)有方向信息的可編程遙感器12提供高置信度的脈沖來(lái)源位置。如果可編程遙感器12不提供的方向信息，那么為了提供基于TOA的初始位置選擇三個(gè)傳感器的理論上理想的子集。傳感器的這個(gè)理論設(shè)置被用來(lái)減少來(lái)自其它傳感器的潛在的相關(guān)脈沖集。為了確定必要的TOA差異，在用于每個(gè)傳感器的時(shí)間窗口中的全部脈沖是通過(guò)遞減產(chǎn)生圖23的表格的信號(hào)振幅分類的。接下來(lái)，在它們的振幅分類表的頂部有最大脈沖的三個(gè)傳感器被選定作為先前提及的理想子集。這種選擇基于下述事實(shí)，即大振幅脈沖是由實(shí)質(zhì)上垂直的閃電放電產(chǎn)生的，而一個(gè)傳感器檢測(cè)到的最大脈沖可能是另一個(gè)傳感器檢測(cè)到的脈沖。在圖22的例子中，子集包括產(chǎn)生第一脈沖序列650、第二脈沖序列652和第三脈沖序列654的可編程遙感器12。這些脈沖序列是從所有的傳感器報(bào)告的脈沖序列中選出的，因?yàn)樗鼈儞碛蟹茸畲蟮拿}沖。來(lái)自三個(gè)理想傳感器中每個(gè)傳感器的最大脈沖是在圖23中展示的1H、2F和3C。使用這三個(gè)脈沖之間的時(shí)差，基于TOA估計(jì)的位置和發(fā)生時(shí)間針對(duì)該放電被確定下來(lái)。接下來(lái)，從估計(jì)的放電位置到所有的傳感器的預(yù)期的移動(dòng)時(shí)間數(shù)值被確定下來(lái)并且被用來(lái)通過(guò)減去圖24中展示的相對(duì)時(shí)差α、β和γ及時(shí)地調(diào)整脈沖序列。用來(lái)分別滑動(dòng)第二脈沖序列652、第三脈沖序列654和第四脈沖序列656的α、β和γ的數(shù)值是用信號(hào)達(dá)到每個(gè)相關(guān)的傳感器花費(fèi)的時(shí)間減去到到達(dá)第一傳感器花費(fèi)的時(shí)間的時(shí)間差給出的。調(diào)整之后，最大振幅脈沖到達(dá)三個(gè)傳感器的第一時(shí)間與第四脈沖序列656的脈沖4B一致，如同在圖24中用脈沖編組660展示的那樣。同樣，第二最大的相關(guān)脈沖與第四脈沖序列656的4C相對(duì)應(yīng)，如同在圖24中用脈沖編組662展示的那樣，最后，第三最大的脈沖與第四脈沖序列656的4A相對(duì)應(yīng)，如同用編組658展示的那樣。當(dāng)發(fā)現(xiàn)至少一個(gè)、優(yōu)選多個(gè)(如同在圖24中)脈沖間的時(shí)間間隔匹配時(shí)候，在不同的傳感器之間有適當(dāng)?shù)南嚓P(guān)關(guān)系的概率非常接近于1。如果不能發(fā)現(xiàn)脈沖序列如同在圖24中那樣匹配，來(lái)自三個(gè)傳感器的脈沖的與圖23的振幅分類表格不同的組合被用來(lái)產(chǎn)生新的估計(jì)的放電位置，而處理開(kāi)始結(jié)束。這種處理可能被重復(fù)許多次，直到脈沖被用完為止，雖然在優(yōu)選實(shí)施方案中這種處理或許僅僅被嘗試三四次。這種相關(guān)處理具有這樣的優(yōu)勢(shì)，即它在存在有規(guī)律地隔開(kāi)的脈沖或振幅相似的脈沖的時(shí)候也正常工作。
替代的相關(guān)處理被用于有至少兩個(gè)有方向探測(cè)能力的傳感器的閃電檢測(cè)系統(tǒng)。相關(guān)處理與上述方法相同，不同之處在于來(lái)自僅僅兩個(gè)傳感器的角度和時(shí)間測(cè)量結(jié)果被用來(lái)提供放電位置和發(fā)生時(shí)間的最初的估計(jì)，依據(jù)它到其它傳感器的移動(dòng)時(shí)間能被估計(jì)。
相關(guān)處理的另一種延伸被用來(lái)追蹤有足夠的水平分量使其移動(dòng)的閃電放電的發(fā)展的移動(dòng)路徑。識(shí)別來(lái)自不同的傳感器的脈沖間的時(shí)間間隔略微不同的相關(guān)脈沖指出由于閃電在產(chǎn)生脈沖序列期間的水平移動(dòng)引起的脈沖序列的擴(kuò)充或收縮。為了慮及略微不同的脈沖間的間隔，只要在精細(xì)的脈沖相關(guān)中允許較大程度的計(jì)時(shí)不確定性，最初的兩種相關(guān)技術(shù)中任何一種都可以被使用。如果兩三個(gè)來(lái)源能被定位，那么移動(dòng)的速度和方向可以被估計(jì)。然后，這些估計(jì)可以被用來(lái)預(yù)測(cè)來(lái)自其它的傳感器的脈沖序列的收縮或擴(kuò)充，以便提供更精致的相關(guān)處理。這種相關(guān)技術(shù)對(duì)于隔離閃電放電的不同的分枝是有用的?；赥OA-的位置在前面的段落中描述的種種處理中到處都被確定，不僅在存在三個(gè)以上TOA的情況下獲得最終的優(yōu)化位置，而且獲得最初的位置估計(jì)(初始位置)。
鑒于前面的描述，人們能看到依照本發(fā)明的系統(tǒng)提供眾多超越現(xiàn)有技術(shù)的閃電探測(cè)和分析系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。第一，該系統(tǒng)提供在消除靜寂時(shí)間的同時(shí)檢測(cè)CG和IC兩種事件的能力。第二，可編程的遙感器由于分析微分的和/或壓縮的波形對(duì)IC事件的敏感性有所增加，而不會(huì)被CG事件淹沒(méi)。第三，該系統(tǒng)具有使用新穎的壓縮和解壓縮方案把增加的事件信息在有限的寬帶通信信道上傳輸?shù)街醒敕治銎鞯哪芰?。此外，該系統(tǒng)具有在中央分析器使用新穎的相關(guān)技術(shù)使產(chǎn)生復(fù)雜的脈沖序列的事件相關(guān)的能力，借此允許精確地基于TOA定位。
在前面的說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)式在那里被用作無(wú)限制的描述術(shù)語(yǔ)，而且在這樣的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)式的使用中無(wú)意把在此展示和描述的特性或其某些部分的等價(jià)特性排除在外，公認(rèn)的是本發(fā)明的范圍是用權(quán)利要求書(shū)限定的并且僅僅受它限制。
權(quán)利要求
1.一種閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中包括代表來(lái)自閃電放電的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的電檢測(cè)信號(hào)的來(lái)源；對(duì)所述的電檢測(cè)信號(hào)做出響應(yīng)的用來(lái)產(chǎn)生代表所述的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及對(duì)所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)做出響應(yīng)的用來(lái)基于所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型的數(shù)字處理器，所述的數(shù)字處理器連續(xù)地處理所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，以便消除閃電事件之間的靜寂時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述的電檢測(cè)信號(hào)做出響應(yīng)的用來(lái)在維持所述的電檢測(cè)信號(hào)被認(rèn)為最有意義的各個(gè)分量的導(dǎo)數(shù)狀態(tài)的同時(shí)清除來(lái)自它的噪聲并借此產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)調(diào)節(jié)要素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的信號(hào)調(diào)節(jié)要素包括當(dāng)實(shí)質(zhì)上在未積分的情況下傳送所述的被認(rèn)為最有意義的電檢測(cè)信號(hào)的各個(gè)分量的時(shí)候?qū)嵸|(zhì)上阻斷頻率高于截止閾值的各個(gè)信號(hào)分量的有漏隙的模擬積分器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的閃電檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)一步包括對(duì)所述的經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)的用來(lái)在應(yīng)用于所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器之前產(chǎn)生動(dòng)態(tài)振幅范圍被減小的壓縮振幅的經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的檢測(cè)信號(hào)的非線性放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的非線性放大器是對(duì)數(shù)放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的非線性放大器是分段線性放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述的電檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)的用來(lái)在將它應(yīng)用于所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器之前縮小所述的電檢測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)振幅范圍的非線性放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的非線性放大器是對(duì)數(shù)放大器。
9.根據(jù)權(quán)利要求的閃電探測(cè)系統(tǒng)7，其中所述的非線性放大器是分段線性放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器包括用來(lái)數(shù)字積分所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)并借此產(chǎn)生積分的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的積分要素，所述的處理器使用兩者代表所述的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)和所述的積分的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)來(lái)確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述的電檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)的用來(lái)在將它應(yīng)用于所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器之前縮小所述的電檢測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)振幅范圍的放大器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的放大器是對(duì)數(shù)放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的放大器是分段線性放大器。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述的電檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)的用來(lái)在應(yīng)用于所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器之前當(dāng)維持所述的被認(rèn)為最有意義的檢測(cè)信號(hào)的各個(gè)分量的導(dǎo)數(shù)狀態(tài)的時(shí)候消除來(lái)自它的噪聲的信號(hào)調(diào)節(jié)要素。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的信號(hào)調(diào)節(jié)要素包括當(dāng)實(shí)質(zhì)上在其未積分的情況下傳送所述的被認(rèn)為最有意義的檢測(cè)信號(hào)的所述的各個(gè)分量的時(shí)候?qū)嵸|(zhì)上阻斷頻率高于截止閾值的各個(gè)信號(hào)分量的有漏隙的模擬積分器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器使用代表所述的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)來(lái)識(shí)別所述的積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)的波形的最大值和最小值，并且識(shí)別來(lái)自所述的積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)本身的所述的積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)的零交點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器區(qū)分云層對(duì)地面的和云層間的閃電放電。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器產(chǎn)生表征閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而且所述的系統(tǒng)進(jìn)一步包括用來(lái)在通信信道上傳輸所述的表征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸部件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的閃電探測(cè)系統(tǒng)，包括不僅與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)而且與數(shù)字處理器相關(guān)聯(lián)的眾多來(lái)源，和用來(lái)接收所述的表征數(shù)據(jù)的中央分析器，所述的中央分析器包括用來(lái)使來(lái)自所述的眾多來(lái)源的各種脈沖相關(guān)的放電相關(guān)部件，以便確定放電的時(shí)間和位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的傳輸部件包括用來(lái)表征閃電放電的所需要的數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)壓縮部件，以便減少傳輸代表一系列閃電放電的完整的數(shù)據(jù)集必不可少的時(shí)間或帶寬。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件對(duì)于每個(gè)放電系列最低限度地傳輸足以識(shí)別借此產(chǎn)生的最大脈沖的振幅和所述的最大脈沖的發(fā)生時(shí)間的表征數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件包括用來(lái)在需要適應(yīng)所述的通信信道的帶寬的時(shí)候同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一的數(shù)據(jù)抽選部件。
23.一種閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中包括代表來(lái)自閃電放電的電磁場(chǎng)的電檢測(cè)信號(hào)的來(lái)源；對(duì)所述的電檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)的用來(lái)產(chǎn)生振幅動(dòng)態(tài)范圍被減小的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)的非線性放大器；以及對(duì)所述的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)的用來(lái)基于所述的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電類型的信號(hào)處理器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的非線性放大器是對(duì)數(shù)放大器。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的非線性放大器是分段線性放大器。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括對(duì)所述的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)的用來(lái)產(chǎn)生應(yīng)用于所述的信號(hào)處理器的壓縮振幅數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，而所述的信號(hào)處理器包括數(shù)字處理器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器使用代表所述的電磁場(chǎng)的所述的壓縮振幅數(shù)字檢測(cè)信號(hào)來(lái)識(shí)別所述的壓縮振幅數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的波形的最大值和最小值，并且識(shí)別所述的壓縮振幅數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的零交點(diǎn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器區(qū)分云層對(duì)地面的和云層間的閃電放電。
29.根據(jù)權(quán)利要求23的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的信號(hào)處理器產(chǎn)生表征被識(shí)別的閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而所述的系統(tǒng)進(jìn)一步包括用來(lái)在通信信道上傳輸所述的表征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸部件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的傳輸部件包括用來(lái)減少表征閃電放電所需要的數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)壓縮部件，以便減少傳輸代表一系列閃電放電的完整的數(shù)據(jù)集必不可少的時(shí)間或帶寬。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件對(duì)于每個(gè)放電系列最低限度地傳輸足以識(shí)別借此產(chǎn)生的最大脈沖的振幅和所述的最大脈沖的發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件進(jìn)一步包括用來(lái)在需要適應(yīng)所述的通信信道的帶寬的時(shí)候同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一的數(shù)據(jù)抽選部件。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用來(lái)接收和處理所述的表征數(shù)據(jù)的中央分析器部件。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的閃電探測(cè)系統(tǒng)，包括不僅與非線性放大器相關(guān)聯(lián)而且與數(shù)字處理器相關(guān)聯(lián)的眾多來(lái)源，其中所述的中央分析器部件包括用來(lái)使來(lái)自所述的眾多來(lái)源的脈沖相關(guān)以確定放電的時(shí)間和位置的放電相關(guān)部件。
35.根據(jù)權(quán)利要求23的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的來(lái)源包括天線。
36.一種用來(lái)探測(cè)閃電的方法，其中包括根據(jù)來(lái)自閃電放電的電磁場(chǎng)產(chǎn)生代表所述的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的電檢測(cè)信號(hào)；根據(jù)所述的電檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生代表所述的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)；以及當(dāng)連續(xù)地處理所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)以消除閃電事件之間的靜寂時(shí)間的時(shí)候基于所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括當(dāng)維持所述的被認(rèn)為最有意義的檢測(cè)信號(hào)的各個(gè)分量的導(dǎo)數(shù)狀態(tài)的時(shí)候?yàn)榱讼齺?lái)自它的噪聲而調(diào)節(jié)所述的電檢測(cè)信號(hào)并借此產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的檢測(cè)信號(hào)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的閃電探測(cè)方法，其中所述的調(diào)節(jié)步驟包括當(dāng)實(shí)質(zhì)上在其未積分的情況下傳送一部分所述的被認(rèn)為最有意義的電檢測(cè)信號(hào)的時(shí)候?qū)嵸|(zhì)上阻斷頻率高于截止閾值的信號(hào)分量。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括在產(chǎn)生所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)之前從所述的電檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生振幅動(dòng)態(tài)范圍被縮小的經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的閃電探測(cè)方法，其中所述的經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的壓縮振幅信號(hào)是借助對(duì)數(shù)放大產(chǎn)生的。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的閃電探測(cè)方法，其中所述的經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的壓縮振幅信號(hào)是借助分段線性放大產(chǎn)生的。
42.根據(jù)權(quán)利要求36的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括在產(chǎn)生所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)之前借助非線性的放大縮小所述的電檢測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)振幅范圍。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的閃電探測(cè)方法，其中所述的縮小動(dòng)態(tài)振幅范圍是借助對(duì)數(shù)放大完成的。
44.根據(jù)權(quán)利要求42的閃電探測(cè)方法，其中所述的非線性放大是借助分段線性放大完成的。
45.根據(jù)權(quán)利要求36的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括數(shù)字積分所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)并借此產(chǎn)生積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)，以及使用所述的代表所述的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)和所述的積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)兩者確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電類型。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括在產(chǎn)生所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)之前放大所述的電檢測(cè)信號(hào)以便縮小所述的電檢測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)振幅范圍。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的閃電探測(cè)方法，其中所述的放大是借助對(duì)數(shù)放大完成的。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的閃電探測(cè)方法，其中所述的放大是借助分段線性放大完成的。
49.根據(jù)權(quán)利要求45的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括在產(chǎn)生所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)之前當(dāng)維持所述的被認(rèn)為最有意義的電檢測(cè)信號(hào)的各個(gè)分量的導(dǎo)數(shù)狀態(tài)的時(shí)候從所述的電檢測(cè)信號(hào)中消除噪聲。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括當(dāng)實(shí)質(zhì)上在其未積分的情況下傳送所述的被認(rèn)為最有意義的檢測(cè)信號(hào)的各個(gè)分量的時(shí)候?qū)嵸|(zhì)上阻斷頻率高于截止閾值的各個(gè)信號(hào)分量。
51.根據(jù)權(quán)利要求45的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括使用所述的代表所述的電磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)來(lái)識(shí)別所述的積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)的波形的最大值和最小值，以及從所述的積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)中識(shí)別所述的積分?jǐn)?shù)字檢測(cè)信號(hào)的零交點(diǎn)。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括區(qū)分云層對(duì)地面的閃電放電和云層間的閃電放電。
53.根據(jù)權(quán)利要求36的閃電探測(cè)方法，其中所述的確定閃電放電類型包括產(chǎn)生表征被識(shí)別的閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而且所述的方法進(jìn)一步包括在通信信道上傳輸所述的表征數(shù)據(jù)。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的閃電探測(cè)方法，包括從不同的位置產(chǎn)生眾多電檢測(cè)信號(hào)和使來(lái)自眾多所述的檢測(cè)信號(hào)的脈沖相關(guān)以確定閃電放電的時(shí)間和位置。
55.根據(jù)權(quán)利要求53的閃電探測(cè)方法，其中所述的傳輸包括減少表征閃電放電所需要的數(shù)據(jù)量，以便減少傳輸代表一系列閃電放電的完整的數(shù)據(jù)集必不可少的時(shí)間或帶寬。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括對(duì)于每個(gè)放電系列最低限度地傳輸足以識(shí)別所述的表征數(shù)據(jù)中的最大脈沖的振幅和所述的最大脈沖的發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括在需要適應(yīng)所述通信信道的帶寬的場(chǎng)合同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一。
58.一種閃電探測(cè)方法，其中包括根據(jù)來(lái)自閃電放電的電磁場(chǎng)產(chǎn)生代表所述場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的電檢測(cè)信號(hào)；放大所述的電檢測(cè)信號(hào)，以便產(chǎn)生動(dòng)態(tài)范圍被縮小的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)；以及基于所述的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電類型。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的閃電探測(cè)方法，其中所述的放大是借助對(duì)數(shù)放大完成的。
60.根據(jù)權(quán)利要求58的閃電探測(cè)方法，其中所述的放大是借助分段線性放大完成的。
61.根據(jù)權(quán)利要求58的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括在確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電類型之前把所述的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括識(shí)別所述的數(shù)字壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)的最大值、最小值和零交點(diǎn)。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括基于所述的最大值、最小值和零交點(diǎn)區(qū)分云層對(duì)地面的閃電放電和云層間的閃電放電。
64.根據(jù)權(quán)利要求58的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括從所述的壓縮振幅檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生表征被識(shí)別的閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且在通信信道上傳輸所述的表征數(shù)據(jù)。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括減少表征一系列閃電放電所需要的數(shù)據(jù)量，以便減少傳輸所述的表征數(shù)據(jù)必不可少的時(shí)間或帶寬。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括對(duì)于每個(gè)放電系列最低限度地傳輸足以識(shí)別所述的表征數(shù)據(jù)中的最大脈沖的振幅和所述的最大脈沖的發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的閃電探測(cè)方法，進(jìn)一步包括在需要適應(yīng)所述的通信信道的帶寬的時(shí)候同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一。
68.根據(jù)權(quán)利要求64的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括產(chǎn)生眾多電檢測(cè)信號(hào)和使來(lái)自所述的眾多檢測(cè)信號(hào)的脈沖相關(guān)以便確定放電的時(shí)間和位置。
69.一種閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中包括代表閃電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的電檢測(cè)信號(hào)的來(lái)源；用來(lái)產(chǎn)生數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的對(duì)所述的電檢測(cè)信號(hào)敏感的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；用來(lái)基于所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型的數(shù)字處理器，所述的數(shù)字處理器產(chǎn)生表征被識(shí)別的閃電放電的特征的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；用來(lái)減少表征閃電放電的特征所需要的數(shù)據(jù)量以減少傳輸代表一系列閃電放電的數(shù)據(jù)必不可少的時(shí)間或帶寬的數(shù)據(jù)壓縮部件；以及用來(lái)在通信信道上傳輸所述的表征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸部件。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器和所述的數(shù)據(jù)壓縮部件兩者都包括編程的數(shù)字處理器。
71.根據(jù)權(quán)利要求69的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件產(chǎn)生代表振幅的數(shù)據(jù)和代表所述的一系列閃電放電中最大振幅放電的發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)，作為代表所述的一系列閃電放電的數(shù)據(jù)。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件針對(duì)所述的一系列閃電放電中的一次或多次附加放電進(jìn)一步產(chǎn)生代表相對(duì)于鄰近的放電時(shí)間每次所述的附加放電的發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件針對(duì)所述的一系列放電中的所述的一次或多次附加放電進(jìn)一步產(chǎn)生代表相對(duì)于所述的最大振幅放電的振幅每次所述的附加放電的相對(duì)振幅的數(shù)據(jù)。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)壓縮部件進(jìn)一步包括用來(lái)在需要適應(yīng)所述的通信信道的帶寬的時(shí)候同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一的數(shù)據(jù)抽選部件。
75.根據(jù)權(quán)利要求74的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)抽選部件包括用來(lái)確定響應(yīng)所述的一系列閃電放電所述來(lái)源產(chǎn)生電檢測(cè)信號(hào)的速率是否超過(guò)所述通信信道的數(shù)據(jù)傳輸能力并且在那種情況下選擇傳輸代表在周期性發(fā)生的預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間幀中發(fā)生的那些電檢測(cè)信號(hào)的唯一的數(shù)據(jù)的部件。
76.根據(jù)權(quán)利要求69的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用來(lái)在需要適應(yīng)所述通信信道的帶寬的時(shí)候同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一的數(shù)據(jù)抽選部件。
77.根據(jù)權(quán)利要求71的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)抽選部件包括用來(lái)確定所述的來(lái)源響應(yīng)所述的一系列閃電放電產(chǎn)生電檢測(cè)信號(hào)的速率是否超過(guò)所述通信信道的數(shù)據(jù)傳輸能力并且在那種情況下選擇傳輸代表在周期性發(fā)生的預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間幀期間發(fā)生的那些電檢測(cè)信號(hào)的唯一的數(shù)據(jù)的部件。
78.根據(jù)權(quán)利要求69的閃電探測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括眾多的來(lái)源和各自的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字處理器、數(shù)據(jù)壓縮部件和數(shù)據(jù)傳輸部件、以及用來(lái)接收所述的表征數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)的中央處理器，所述的中央處理器包括用來(lái)使代表來(lái)自各自的所述來(lái)源的放電系列的數(shù)據(jù)集相關(guān)以確定一次或多次放電的時(shí)間和位置的放電相關(guān)部件。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)集是及時(shí)地建立相關(guān)關(guān)系的。
80.根據(jù)權(quán)利要求79的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中截然不同的兩對(duì)三組所述的數(shù)據(jù)集是用相關(guān)算子進(jìn)行手術(shù)的，與最高的相關(guān)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的時(shí)間移位被拿來(lái)作為從給定的放電到充當(dāng)各自的來(lái)源其數(shù)據(jù)有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)放電的位置。
81.根據(jù)權(quán)利要求79的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中來(lái)自各自的來(lái)源的三組所述的數(shù)據(jù)集首先進(jìn)行比較以便識(shí)別與在每個(gè)數(shù)據(jù)集中表現(xiàn)出來(lái)的最高振幅的放電相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，截然不同的兩對(duì)所述的代表最高振幅的放電的數(shù)據(jù)之間的時(shí)差被拿來(lái)作為從最高振幅的放電到充當(dāng)其數(shù)據(jù)有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)所述的最高振幅的放電的位置。
82.根據(jù)權(quán)利要求81的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)集在時(shí)域方面被這樣移位，以致代表所述的最高振幅的放電的數(shù)據(jù)在每個(gè)所述的數(shù)據(jù)集中是一致的，而兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集比較的，以便估計(jì)相關(guān)關(guān)系的可靠性。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的相關(guān)關(guān)系在來(lái)自全部所述的來(lái)源之中的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的所述時(shí)間間隔同意在預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
84.根據(jù)權(quán)利要求83的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的中央處理器進(jìn)一步包括當(dāng)所述的數(shù)據(jù)集包括多余的關(guān)于發(fā)生放電的位置或時(shí)間的信息的時(shí)候應(yīng)用優(yōu)化算法來(lái)確定最佳的一對(duì)時(shí)間和位置的優(yōu)化部件。
85.根據(jù)權(quán)利要求84的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的優(yōu)化算法基于來(lái)自至少四個(gè)充當(dāng)各自的來(lái)源的傳感器的移動(dòng)時(shí)間數(shù)據(jù)使用最小二乘法的估計(jì)一對(duì)最佳的時(shí)間和位置。
86.根據(jù)權(quán)利要求78的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中當(dāng)所述的表征數(shù)據(jù)包括關(guān)于相對(duì)于兩個(gè)就放電而言充當(dāng)各自的來(lái)源的傳感器的角度的信息的時(shí)候，所述放電的位置最初是依據(jù)所述的角度確定的。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中在眾多充當(dāng)各自的來(lái)源的傳感器處用所述的角度確定其位置的所述的放電的到達(dá)時(shí)間是依據(jù)所述的位置估計(jì)的，來(lái)自所述的眾多傳感器的所述的數(shù)據(jù)集在時(shí)域方面被所述的到達(dá)時(shí)間方面的相對(duì)差異移位，而在兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集比較的，以便估計(jì)所述的相關(guān)關(guān)系的可靠性。
88.根據(jù)權(quán)利要求87的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的相關(guān)關(guān)系在至少一個(gè)相應(yīng)的所述的時(shí)間間隔就所述的傳感器來(lái)說(shuō)同意在預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
89.一種閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中包括用來(lái)響應(yīng)閃電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)產(chǎn)生代表所述的場(chǎng)的電檢測(cè)信號(hào)的天線；響應(yīng)所述的電檢測(cè)信號(hào)用來(lái)產(chǎn)生數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；用來(lái)基于所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型的數(shù)字處理器，所述的數(shù)字處理器產(chǎn)生表征被識(shí)別的閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；用來(lái)同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一以減少傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)抽選部件；以及用來(lái)在通信信道上傳輸所述的抽選后的表征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸部件。
90.根據(jù)權(quán)利要求89的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)字處理器和所述的數(shù)據(jù)抽選部件兩者都包括編程的數(shù)字處理器。
91.根據(jù)權(quán)利要求90的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)抽選部件包括各個(gè)分量用來(lái)確定所述的天線響應(yīng)一系列閃電放電所產(chǎn)生的電檢測(cè)信號(hào)的速率是否超過(guò)所述的通信信道的數(shù)據(jù)傳輸能力并且在那種情況下選擇傳輸代表在周期性發(fā)生的預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間幀期間發(fā)生的那些電檢測(cè)信號(hào)的唯一的數(shù)據(jù)的部件。
92.一種閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中包括眾多代表一系列閃電放電的數(shù)據(jù)的來(lái)源；以及用來(lái)接收和分析所述的代表一系列閃電放電的數(shù)據(jù)的中央分析器，所述的中央分析器包括用來(lái)使來(lái)自各自的所述的來(lái)源的代表多個(gè)放電系列的數(shù)據(jù)集相關(guān)以確定一次或多次放電的時(shí)間或位置的放電相關(guān)部件。
93.根據(jù)權(quán)利要求92的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)集是及時(shí)地建立相關(guān)關(guān)系的。
94.根據(jù)權(quán)利要求93的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中截然不同的兩對(duì)三組所述的數(shù)據(jù)集是用相關(guān)算子進(jìn)行手術(shù)的，與最高的相關(guān)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的時(shí)間移位被拿來(lái)作為從給定的放電到充當(dāng)各自的來(lái)源其數(shù)據(jù)有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)放電的位置。
95.根據(jù)權(quán)利要求93的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中來(lái)自各自的來(lái)源的三組所述的數(shù)據(jù)集首先被考核以便識(shí)別與在每個(gè)數(shù)據(jù)集之內(nèi)表現(xiàn)出來(lái)的最高振幅的放電相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，截然不同的兩對(duì)所述的代表最高振幅的放電的數(shù)據(jù)之間的時(shí)差被拿來(lái)作為從最高振幅的放電到充當(dāng)其數(shù)據(jù)有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)所述的最高振幅的放電的位置。
96.根據(jù)權(quán)利要求95的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)集遲早被這樣移位，以致代表所述的最高振幅的放電的數(shù)據(jù)在每個(gè)所述的數(shù)據(jù)集中是一致的，而兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集比較的，以便估計(jì)相關(guān)關(guān)系的可靠性。
97.根據(jù)權(quán)利要求96的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的相關(guān)關(guān)系在至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的所述的時(shí)間間隔就所述的傳感器來(lái)說(shuō)同意在預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
98.根據(jù)權(quán)利要求92的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中當(dāng)所述的代表性數(shù)據(jù)包括關(guān)于相對(duì)于兩個(gè)就放電而言充當(dāng)各自的來(lái)源的傳感器的角度的信息的時(shí)候，所述放電的位置最初是依據(jù)所述的角度確定的。
99.根據(jù)權(quán)利要求98的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中由在眾多充當(dāng)各自的來(lái)源的傳感器用所述的角度確定其位置的所述的放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的到達(dá)時(shí)間是依據(jù)所述的位置估計(jì)的，來(lái)自所述的眾多傳感器的所述的數(shù)據(jù)集在時(shí)域方面被所述的到達(dá)時(shí)間方面的相對(duì)差異移位，而在兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集比較的，以便估計(jì)所述的相關(guān)關(guān)系的可靠性。
100.根據(jù)權(quán)利要求99的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的相關(guān)關(guān)系在至少一個(gè)相應(yīng)的所述的時(shí)間間隔就所述的傳感器來(lái)說(shuō)同意在預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
101.一種用來(lái)探測(cè)閃電的方法，其中包括響應(yīng)閃電放電所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)產(chǎn)生代表所述的電磁場(chǎng)的電檢測(cè)信號(hào)；產(chǎn)生代表所述的電檢測(cè)信號(hào)的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)；基于所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型并且產(chǎn)生表征這樣確定的閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；減少表征閃電放電的特征所需要的數(shù)據(jù)量，以便減少傳輸代表一系列閃電放電的數(shù)據(jù)必不可少的時(shí)間或帶寬；以及在通信信道上傳輸所述的表征數(shù)據(jù)。
102.根據(jù)權(quán)利要求101的方法，其中所述的減少步驟產(chǎn)生在所述的閃電放電系列中代表振幅的數(shù)據(jù)和代表放電的最大振幅的發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)。
103.根據(jù)權(quán)利要求的方法102，其中所述的減少步驟對(duì)于所述的放電系列中的一次或多次附加的閃電放電進(jìn)一步產(chǎn)生代表相對(duì)于鄰近的放電的發(fā)生時(shí)間每次所述的附加放電的發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)。
104.根據(jù)權(quán)利要求103的方法，其中所述的減少步驟對(duì)于所述的放電系列中的所述的一次或多次附加放電進(jìn)一步產(chǎn)生代表相對(duì)于所述的最大振幅放電的振幅每次所述的附加放電的相對(duì)振幅的數(shù)據(jù)。
105.根據(jù)權(quán)利要求104的方法，其中所述的減少步驟進(jìn)一步包括在需要適應(yīng)所述通信信道的帶寬的時(shí)候同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一。
106.根據(jù)權(quán)利要求105的方法，其中所述的抽取十分之一的步驟包括確定響應(yīng)所述的閃電放電系列所產(chǎn)生電檢測(cè)信號(hào)的速率是否超過(guò)所述的通信信道的數(shù)據(jù)傳輸能力并且在那種情況下選擇傳輸代表在周期性發(fā)生的預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間幀期間發(fā)生的那些電檢測(cè)信號(hào)的唯一的數(shù)據(jù)。
107.根據(jù)權(quán)利要求101的方法，進(jìn)一步包括在需要適應(yīng)所述通信信道的帶寬的時(shí)候同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一。
108.根據(jù)權(quán)利要求107的方法，其中所述的抽取十分之一的步驟進(jìn)一步包括確定響應(yīng)所述的閃電放電系列所產(chǎn)生的電檢測(cè)信號(hào)的速率是否超過(guò)所述的通信信道的數(shù)據(jù)傳輸能力并且在那種情況下選擇傳輸代表在周期性發(fā)生的預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間幀期間發(fā)生的那些電檢測(cè)信號(hào)的唯一的數(shù)據(jù)。
109.根據(jù)權(quán)利要求101的方法，進(jìn)一步包括提供代表來(lái)自閃電放電的電磁場(chǎng)的眾多電檢測(cè)信號(hào)；對(duì)于每個(gè)所述的電檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字檢測(cè)信號(hào)；基于所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型；產(chǎn)生表征這樣確定的閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；減少表征閃電放電所需要的數(shù)據(jù)量，以便減少傳輸代表閃電放電系列的數(shù)據(jù)必不可少的時(shí)間或帶寬；在通信信道上把所述的表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行奈恢?，以及在所述的中心位置接收所述的表征?shù)據(jù)和使各個(gè)數(shù)據(jù)集相關(guān)，以便確定一次或多次放電的時(shí)間和位置，所述的每個(gè)數(shù)據(jù)集與唯一的來(lái)源和相關(guān)聯(lián)的傳感器位置相對(duì)應(yīng)。
110.根據(jù)權(quán)利要求的方法109，其中所述的數(shù)據(jù)集遲早是有相關(guān)關(guān)系的。
111.根據(jù)權(quán)利要求110的方法，其中截然不同的兩對(duì)三組所述的數(shù)據(jù)集是用相關(guān)算子進(jìn)行手術(shù)的，與最高的相關(guān)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的時(shí)間移位被拿來(lái)作為從給定的放電到充當(dāng)各自的來(lái)源其數(shù)據(jù)有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)放電的位置。
112.根據(jù)權(quán)利要求111的方法，其中三組所述的數(shù)據(jù)集首先進(jìn)行比較，以便識(shí)別與每個(gè)數(shù)據(jù)集中表現(xiàn)出來(lái)的最高振幅的放電相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，在截然不同的兩對(duì)代表最高振幅放電的所述的數(shù)據(jù)之間的時(shí)差被拿來(lái)作為在從最高振幅的放電到充當(dāng)各自的來(lái)源其數(shù)據(jù)是有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間方面的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)所述的最高振幅放電的位置。
113.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中所述的數(shù)據(jù)集在時(shí)域方面被這樣移位，以致在每個(gè)所述的數(shù)據(jù)集中代表所述的最高振幅放電的數(shù)據(jù)是一致的，而在兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較的，以便估計(jì)相關(guān)關(guān)系的可靠性。
114.根據(jù)權(quán)利要求113的方法，其中相關(guān)關(guān)系在來(lái)自所有的所述傳感器之中的至少一個(gè)相應(yīng)的所述的時(shí)間間隔同意在預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
115.根據(jù)權(quán)利要求109的方法，其中當(dāng)所述的表征數(shù)據(jù)包括關(guān)于相對(duì)于兩個(gè)就放電而言充當(dāng)各自的來(lái)源的傳感器的角度的信息的時(shí)候，所述放電的位置最初是依據(jù)所述的角度確定的。
116.根據(jù)權(quán)利要求115的方法，其中由在充當(dāng)各自的來(lái)源的眾多傳感器用所述的角度確定其位置的所述的放電產(chǎn)生的所述的電磁場(chǎng)的到達(dá)時(shí)間是依據(jù)所述的位置估計(jì)的，來(lái)自眾多充當(dāng)各自的來(lái)源的所述的傳感器的所述的數(shù)據(jù)集在時(shí)域方面被所述的到達(dá)時(shí)間方面的相對(duì)差異移位，而在兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較的，以便估計(jì)相關(guān)數(shù)值的可靠性。
117.根據(jù)權(quán)利要求116的方法，其中相關(guān)關(guān)系在至少一個(gè)相應(yīng)的所述的時(shí)間間隔就所述的傳感器來(lái)說(shuō)同意在內(nèi)部預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
118.一種用來(lái)探測(cè)閃電的方法，其中包括響應(yīng)閃電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)產(chǎn)生代表所述的場(chǎng)的電檢測(cè)信號(hào)；響應(yīng)所述的電檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字檢測(cè)信號(hào)；基于所述的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)的特征確定產(chǎn)生所述的電磁場(chǎng)的閃電放電的類型，并且產(chǎn)生表征被識(shí)別的閃電放電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；為了減少用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)同步地將所述的表征數(shù)據(jù)抽取十分之一；以及在通信信道上傳輸所述的抽取十分之一后的表征數(shù)據(jù)。
119.根據(jù)權(quán)利要求118的方法，其中將所述的數(shù)據(jù)抽取十分之一的步驟包括確定響應(yīng)一系列閃電放電產(chǎn)生的電檢測(cè)信號(hào)的速率是否超過(guò)所述的通信信道的數(shù)據(jù)傳輸能力并且在那種情況下選擇傳輸代表在周期性發(fā)生的預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間幀期間發(fā)生的那些電檢測(cè)信號(hào)的唯一的數(shù)據(jù)。
120.一種用來(lái)探測(cè)閃電的方法，其中包括提供眾多代表一系列閃電放電的數(shù)據(jù)的來(lái)源；在中心位置接收所述的代表閃電放電系列的數(shù)據(jù)；以及使來(lái)自所述的各自的來(lái)源的代表放電系列的數(shù)據(jù)集相關(guān)，以便確定一次或多次放電的時(shí)間或位置。
121.根據(jù)權(quán)利要求120的方法，其中所述的數(shù)據(jù)集遲早是有相關(guān)關(guān)系的。
122.根據(jù)權(quán)利要求121的方法，其中截然不同的兩對(duì)三組所述的數(shù)據(jù)集是用相關(guān)算子進(jìn)行手術(shù)的，與最高的相關(guān)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的時(shí)間移位被拿來(lái)作為從給定的放電到充當(dāng)各自的來(lái)源其數(shù)據(jù)有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)放電的位置。
123.根據(jù)權(quán)利要求121的方法，其中三組所述的數(shù)據(jù)集首先被考核，以便識(shí)別在每個(gè)數(shù)據(jù)集中表現(xiàn)出來(lái)的最高振幅放電相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，在截然不同的兩對(duì)所述的代表最高振幅放電的數(shù)據(jù)之間相應(yīng)的時(shí)差被拿來(lái)作為在從最高振幅的放電到充當(dāng)各自的來(lái)源其數(shù)據(jù)有相關(guān)關(guān)系的各自的傳感器的移動(dòng)時(shí)間方面的差異，而因此發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)移動(dòng)時(shí)差被用來(lái)估計(jì)所述的最高振幅放電的所述的位置。
124.根據(jù)權(quán)利要求123的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中所述的數(shù)據(jù)集遲早被這樣移位，以致在所述的每個(gè)數(shù)據(jù)集中代表所述的最高振幅放電的數(shù)據(jù)是一致的，而在兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較的，以便估計(jì)相關(guān)關(guān)系的可靠性。
125.根據(jù)權(quán)利要求124的閃電探測(cè)系統(tǒng)，其中相關(guān)關(guān)系在至少一個(gè)相應(yīng)的所述的時(shí)間間隔就所述的數(shù)據(jù)來(lái)源而言同意在預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
126.根據(jù)權(quán)利要求120的方法，其中當(dāng)所述的數(shù)據(jù)包括關(guān)于相對(duì)于兩個(gè)所述的關(guān)于放電的數(shù)據(jù)來(lái)源的位置的角度的信息的時(shí)候，所述的放電的位置最初是依據(jù)所述的角度確定的。
127.根據(jù)權(quán)利要求126的方法，其中由在所述的兩個(gè)所述的數(shù)據(jù)來(lái)源用所述的角度確定的其位置的放電產(chǎn)生的所述的電磁場(chǎng)的到達(dá)時(shí)間是依據(jù)所述的位置估計(jì)的，來(lái)自所述的眾多數(shù)據(jù)來(lái)源的所述的數(shù)據(jù)集在時(shí)域方面被在所述的到達(dá)時(shí)間方面的相對(duì)差異移位，而在兩次鄰近的放電之間相應(yīng)的時(shí)間間隔是針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較的，以便估計(jì)所述的相關(guān)關(guān)系的可靠性。
128.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中相關(guān)關(guān)系在至少一個(gè)相應(yīng)的所述的時(shí)間間隔就所述的數(shù)據(jù)來(lái)源來(lái)說(shuō)同意在預(yù)定的最大值范圍之內(nèi)的情況下被認(rèn)為是可靠的。
全文摘要
一種閃電探測(cè)和數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)。利用眾多可編程的遙感器來(lái)檢測(cè)云層對(duì)地面的和IC的雷擊。雷擊的模擬表達(dá)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)依照使用者可改變的判據(jù)被分類。分類的數(shù)字信號(hào)被壓縮并且被任選的抽取十分之一。壓縮的信息被傳送到中心位置，在那里它被解壓縮并且被用來(lái)建立檢測(cè)到的雷擊的位置、幅度和移動(dòng)路徑的相關(guān)關(guān)系。
文檔編號(hào)G01R29/08GK1646928SQ03808337
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月13日
發(fā)明者馬丁·J·墨菲, 阿爾伯特·E·皮佛爾, 肯尼斯·L·卡明斯 申請(qǐng)人:瓦爾薩拉有限責(zé)任公司