數(shù)字雷電信號(hào)中提取出所需要的特征屬性參量。
[0049]具體地，本實(shí)施例中，特征屬性參量提取電路103所提取出的特征屬性參量包括:起點(diǎn)時(shí)間、峰點(diǎn)時(shí)間、峰點(diǎn)值、陡點(diǎn)時(shí)間、陡點(diǎn)值以及過零半周時(shí)間等信息。需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，特征屬性參量提取電路103所提取出的特征屬性參量既可以包含以上所列項(xiàng)中的任一項(xiàng)或幾項(xiàng)，也可以包含其他未列出的合理參量，本實(shí)用新型不限于此。
[0050]特征屬性參量提取電路103與通信模塊104連接，其能夠通過通信模塊104將所得到的特征屬性參量發(fā)送給中心站105，以由中心站105進(jìn)行進(jìn)一步地處理。
[0051]具體地，天線模塊包括磁場(chǎng)探測(cè)天線106和電場(chǎng)探測(cè)天線107。其中，磁場(chǎng)探測(cè)天線106用于獲取與雷電磁場(chǎng)有關(guān)的磁場(chǎng)感應(yīng)信號(hào)，而電場(chǎng)探測(cè)天線107用于獲取與雷電電場(chǎng)有關(guān)的電場(chǎng)感應(yīng)信號(hào)。其中，磁場(chǎng)感應(yīng)信號(hào)可以用于對(duì)雷電進(jìn)行定位及提取閃電波形特征量，電場(chǎng)感應(yīng)信號(hào)可用于反映雷電的極性。
[0052]本實(shí)施例中，磁場(chǎng)探測(cè)天線106優(yōu)選地采用正交環(huán)形感應(yīng)天線，即包括第一磁場(chǎng)探測(cè)天線106a和第二磁場(chǎng)探測(cè)天線106b。第一磁場(chǎng)探測(cè)天線106a與第二磁場(chǎng)探測(cè)天線106b為一對(duì)沿南北方向和東西方向正交垂直放置的天線。電場(chǎng)探測(cè)天線107為水平放置。需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，磁場(chǎng)探測(cè)天線106和電場(chǎng)探測(cè)天線107還可以采用其他合理的形式來實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型不限于此。
[0053]如圖1所示，對(duì)應(yīng)于天線模塊101的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中，雷電信號(hào)處理電路102包括:第一信號(hào)處理電路102a、第二信號(hào)處理電路102b和第三信號(hào)處理電路102c。其中，第一信號(hào)處理電路102a與第一磁場(chǎng)探測(cè)天線106a連接，其能夠?qū)Φ谝淮艌?chǎng)探測(cè)天線106a所產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行處理并最終得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。第二信號(hào)處理電路102b與第二磁場(chǎng)探測(cè)天線106b連接，其能夠?qū)Φ诙艌?chǎng)探測(cè)天線106b所產(chǎn)生的第二磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行處理并最終得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。第三信號(hào)處理電路102c與電場(chǎng)探測(cè)天線107連接，其能夠?qū)﹄妶?chǎng)探測(cè)天線107所產(chǎn)生的電場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行處理并最終得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
[0054]本實(shí)施例中，第一信號(hào)處理電路102a、第二信號(hào)處理電路102b和第三信號(hào)處理電路102c的電路結(jié)構(gòu)相同，因此為了描述的方便，以下以第一信號(hào)處理電路102a為例來對(duì)雷電信號(hào)處理電路的工作原理作進(jìn)一步地描述。
[0055]圖2示出了本實(shí)施例中第一信號(hào)處理電路102a的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056]如圖2所示，本實(shí)施例中，第一信號(hào)處理電路102a包括:運(yùn)算放大電路201、濾波電路202、積分電路203和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路204。其中，運(yùn)算放大電路201與第一磁場(chǎng)探測(cè)天線106a連接，其能夠?qū)⒌谝淮艌?chǎng)探測(cè)天線106a產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大。需要指出的是，根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，雷電信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍在十幾毫伏到幾伏區(qū)間內(nèi)變化，而雷電信號(hào)處理電路102需要能夠根據(jù)輸入信號(hào)的大小調(diào)整增益，從而使得雷電信號(hào)處理電路能夠兼顧近距離和遠(yuǎn)距離發(fā)生的雷電。因此本實(shí)施例中，運(yùn)算放大電路201的增益是可調(diào)的。
[0057]濾波電路202與運(yùn)算放大電路201連接。本實(shí)施例中，濾波電路203優(yōu)選地采用低通濾波電路，濾除其他高頻干擾
[0058]積分電路203與濾波電路202連接，其用于將濾波電路202傳輸來的感應(yīng)電壓信號(hào)還原為磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)。
[0059]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路204用于對(duì)積分電路203所傳輸來的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)教卣鲗傩詤⒘刻崛‰娐?03中。
[0060]需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，雷電信號(hào)處理電路102還可以采用其他合理的電路形式，以完成對(duì)天線模塊101所產(chǎn)生的電信號(hào)的放大、濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理過程，本實(shí)用新型不限于此。
[0061]特征屬性參量提取電路103主要是獲取不同種類雷電的各種特征屬性參量。其中，所獲取的特征屬性參量包括:起點(diǎn)時(shí)間、峰點(diǎn)時(shí)間、峰點(diǎn)值、陡點(diǎn)時(shí)間、陡點(diǎn)值以及過零半周時(shí)間。
[0062]本實(shí)施例中，特征屬性參量提取電路103采用高速數(shù)據(jù)處理電路的架構(gòu)。具體的，特征屬性參量提取電路103基于FPGA設(shè)計(jì)完成，其中，F(xiàn)PGA優(yōu)選地采用Altera公司的EP4CE22系列芯片。當(dāng)然，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，特征屬性參量提取電路103還可以采用其他合理的元器件以及電路形式來實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型不限于此。
[0063]再次如圖1所示，本實(shí)施例所提供的用于雷電定位的裝置100中還包括有GPS信號(hào)接收電路109。GPS信號(hào)接收電路109與特征屬性參量提取電路103連接，這樣特征屬性參量提取電路103便可以通過GPS信號(hào)接收電路109獲取當(dāng)前的時(shí)間信息以及位置信息。
[0064]為了保證裝置能夠正常工作，本實(shí)施例所提供的用于雷電定位的裝置100還具有自檢功能。具體地，如圖1所示，該裝置通過自檢電路108來實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的自檢。自檢電路108與磁場(chǎng)探測(cè)天線106、電場(chǎng)探測(cè)天線107和特征屬性參量提取電路103連接，其能夠產(chǎn)生自檢信號(hào)并根據(jù)該自檢信號(hào)模擬出相應(yīng)的雷電信號(hào)，以由磁場(chǎng)探測(cè)天線和電場(chǎng)探測(cè)天線響應(yīng)該雷電信號(hào)。同時(shí)，自檢電路108還可以通過特征屬性參量提取電路103獲取此時(shí)的特征屬性參量。自檢電路108通過判斷自檢信號(hào)與得到的特征屬性參量是否匹配，來判斷裝置的狀態(tài)。
[0065]具體地，如圖3所示，本實(shí)施例中，自檢電路108包括:自檢信號(hào)生成電路301、電平轉(zhuǎn)換電路302、雷電信號(hào)波形模擬電路303以及信號(hào)匹配電路304。其中，自檢信號(hào)生成電路301能產(chǎn)生自檢信號(hào)，電平轉(zhuǎn)換電路能夠?qū)ψ詸z信號(hào)生成電路301生成的自檢信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并將電平轉(zhuǎn)換后的自檢信號(hào)發(fā)送給雷電信號(hào)波形模擬電路303，以由雷電信號(hào)波形模擬電路303模擬出相應(yīng)的雷電信號(hào)。
[0066]本實(shí)施例中，自檢信號(hào)生成電路301所生成的自檢信號(hào)的最高電平為3.3V，而通過電平轉(zhuǎn)換電路302則可以將自檢信號(hào)的最高電平轉(zhuǎn)換為15V。需要說明的是，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，自檢信號(hào)生成電路301所生成的自檢信號(hào)的最高電平還可以為其他合理值，同時(shí)，電平轉(zhuǎn)換電路302所輸出的信號(hào)的最高電平也可以為滿足雷電信號(hào)波形模擬電路303的其他合理值，本實(shí)用新型不限于此。同時(shí)，還需要指出的是，在必要的情況下，自檢電路108中還可以不配置電平轉(zhuǎn)換電路302，本實(shí)用新型同樣不限于此。
[0067]信號(hào)匹配電路304與自檢信號(hào)生成電路301和特征屬性參量提取電路103連接，其能夠?qū)⑻卣鲗傩詤⒘刻崛‰娐?03響應(yīng)自檢信號(hào)所得到的特征屬性參量與自檢信號(hào)進(jìn)行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果判斷裝置的狀態(tài)。如果特征屬性參數(shù)與自檢信號(hào)不匹配，則表明此時(shí)裝置存在異常；如果匹配，則表明此時(shí)裝置正常。
[0068]需要說明的是，在本實(shí)用新型的不同實(shí)施例中，自檢信號(hào)生成電路301和信號(hào)匹配電路304既可以由不同的元器件來實(shí)現(xiàn)，也可以由同一元器件來實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型不限于此。
[0069]本實(shí)施例中，雷電信號(hào)模擬電路303包括雷電磁場(chǎng)模擬電路和雷電電場(chǎng)模擬電路，圖4和圖5分別示出了雷電磁場(chǎng)模擬電路和雷電電場(chǎng)模擬電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0070]如圖4所示，本實(shí)施例中，雷電磁場(chǎng)模擬電路包括電流方向切換模塊401和磁場(chǎng)自檢天線402。其中，電流方向切換模塊401的輸入端與電平轉(zhuǎn)換電路302連接，輸出端與磁場(chǎng)自檢天線402連接，磁場(chǎng)自檢天線402與磁場(chǎng)探測(cè)天線106親接。本實(shí)施例中，電流方向切換開關(guān)401能夠在自檢信號(hào)生成電路301所生成的自檢時(shí)序信號(hào)的控制下切換流經(jīng)磁場(chǎng)自檢天線106的電流的方向，而電流的大小則由自檢信號(hào)中的幅值控制信號(hào)決定。
[0071]具體地，如圖4所示，本實(shí)施例中，電流方向切換模塊401包括第一切換開關(guān)401a和第二切換開關(guān)401b。第一切換開關(guān)401a的控制端用于接收第一自檢時(shí)序信號(hào)Vctrl，其第一外接端用于接收自檢信號(hào)中的幅值控制信號(hào)，第二外接端接地。類似地，第二切換開關(guān)401b的控制端用于接收第二自檢時(shí)序信號(hào)Vctr2，其第一外接端用于接收自檢信號(hào)中的幅值控制信號(hào)，第二外接端接地。
[0072]當(dāng)?shù)谝磺袚Q開關(guān)401a根據(jù)第一自檢時(shí)序信號(hào)Vctrl將其輸出端口與第一外接端口導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)第二切換開關(guān)401b則根據(jù)第二自檢時(shí)序信號(hào)Vctr2將其輸出端口與第二外接端導(dǎo)通。這樣，流經(jīng)磁場(chǎng)自檢天線402的電流便由A端流向B端。
[0073]而當(dāng)?shù)谝磺袚Q開關(guān)401a根據(jù)第一自檢時(shí)序信號(hào)Vctrl將其輸出端口與第二外接端口導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)第二切換開關(guān)401b則根據(jù)第二自檢時(shí)序信號(hào)Vctr2將其輸出端口與第一外接端口導(dǎo)通。這樣，流經(jīng)磁場(chǎng)自檢天線402的電流便由B端流向A端。<