基于日盲波段信号的闪电探测基站、探测系统和探测方法技术方案

本公开涉及基于日盲波段信号的闪电探测基站、探测系统和探测方法。基于日盲波段信号的闪电探测基站包括多个闪电探测器，多个闪电探测器中的每个闪电探测器基于待探测区域而被设置在与待探测区域相对应的位置并且包括信号探测单元。信号探测单元包括日盲紫外滤光器、透日盲紫外光学系统和日盲紫外探测器件。基于日盲波段信号的闪电探测基站还包括工作站，通信地耦接所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器，以接收来自所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器的关联于所述闪电的信号。以此方式，能够实现对闪电探测区域全方位、大区域的覆盖，提升探测闪电的准确性。提升探测闪电的准确性。提升探测闪电的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于日盲波段信号的闪电探测基站、探测系统和探测方法


[0001]本公开一般地涉及闪电探测的
，特别地涉及基于日盲波段信号的闪电探测基站、探测系统和探测方法。

技术介绍

[0002]闪电是由积雨云中不同部位聚集的不同极性电荷，在不同云之间、云与大地之间强烈放电而形成的。电流峰值能高达几千安培，这种强大的电流可以将其周围的空气瞬间加热到数万摄氏度。由于强电流通过，闪电通道中的各种分子及原子被瞬间分解电离成各种粒子，这些处于高温状态的粒子经过碰撞、分解与复合等变化后产生大量不同波长的光。
[0003]闪电回击通道的温度可达万开以上，使通道内氮分子和氧分子接近完全离解，分析连续谱时，不考虑各组分分子带状谱对连续谱的影响。闪电光谱基本上是由大气中的氮、氧等的原子光谱组成（NI，OI，NII，OII等），因此根据原子的发光光谱可知，闪电辐射光谱不仅包含整个可见光波段，还包括日盲紫外波段。
[0004]太阳是最典型、能力最强的自然光源，其光谱覆盖了从极远紫外到远红外的整个光谱区，它会直接或间接地产生大气背景辐射，对近地面工作的光电探测系统造成严重的背景干扰。这种干扰除了会增加系统信号处理的负担，还会使系统产生虚警。而日盲区的存在为近地表面工作于该波段的系统提供了天然的“保护伞”。日盲光谱区是指波长在200nm至280nm波段的紫外辐射，由于太阳辐射在这一波段的光波几乎完全被地球的臭氧层所吸收，即在这个波段大气层中的背景辐射几乎为零，所以称为“日盲”，该波段的探测不受太阳光背景所引起的噪声影响。地球上如果出现日盲紫外波段内的光，通常只有三种情况：其一是某种非自然的危险信号，例如枪支开火、炸药爆炸、火灾和高压输电线漏电产生的电晕等；其二就是人为制造的日盲紫外波段的光源；其三就是诸如强闪电之类的异常气象。因此在通常情况下，将探测器的探测方向选定为天空后，选用日盲紫外波段可以有效地对闪电进行探测。
[0005]但是，目前的设计中缺乏基于日盲波段信号的闪电探测基站、探测系统和探测方法。进而，也无法实现对所探测区域的全方位、大区域的覆盖，更无从基于日盲波段信号来探测区域内闪电的范围、方位角以及持续时间。

技术实现思路

[0006]本公开的目的是提供一种基于日盲波段信号的闪电探测基站、探测系统和探测方法，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
[0007]根据本公开的第一方面，提供了一种基于日盲波段信号的闪电探测基站，该闪电探测基站包括多个闪电探测器和工作站。其中多个闪电探测器中的每个闪电探测器基于待探测区域而被设置在与所述待探测区域相对应的位置并且包括信号探测单元，所述信号探测单元包括：日盲紫外滤光器，被配置为至少部分地过滤非日盲波段光信号；透日盲紫外光学系统，串联耦接至所述日盲紫外滤光器，并且被配置为使得日盲波段光信号的平均透过
率大于预定阈值；以及日盲紫外探测器件，串联耦接至所述透日盲紫外光学系统，并且被配置为能够探测透过所述透日盲紫外光学系统的光信号，以基于所述光信号来识别所述待探测区域内的闪电。工作站通信地耦接所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器，以接收来自所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器的关联于所述闪电的信号。
[0008]在根据本公开的实施例中，通过采用多个闪电探测器和工作站，可以使得对所探测区域的全方位、大区域的覆盖，并且可以基于多个闪电探测器所探测的结果来准确地确定闪电的方位角以及持续时间；基于多个闪电探测器所探测的结果可以使得区域内闪电探测的结果更准确，避免单个探测器的遗漏探测造成探测失准；基于多个闪电探测器的结果可以互相进行叠加和校准，以更准确地探测到区域内闪电的范围和持续时间。此外，信号探测单元结构设置简单，可以高效地排出干扰光信号，并且透过日盲波段信号，使得探测结果更加准确可靠。
[0009]在一些实施例中，所述多个闪电探测器的数目为4个，所述多个闪电探测器中的每个探测器组成四边形并且分别位于所述四边形的各个顶点处。在这样的实施例中，可以实现对全空域的覆盖，以有效地观测一定范围内的全部天空区域。同时，各个闪电探测器可以互为彼此进行结果校准。
[0010]在一些实施例中，所述多个闪电探测器的数目为6个，所述多个闪电探测器中的每个探测器组成六边形并且分别位于所述六边形的各个顶点处。在这样的实施例中，进一步加强各个闪电探测器探测结果校准机制，使得探测结果更加准确。此外，还可以在参数一致的基础上进一步扩大探测范围。
[0011]在一些实施例中，所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器还包括：第一信号处理单元，耦接至所述信号探测单元，并且被配置为从所述信号探测单元接收并且处理透过所述透日盲紫外光学系统的光信号；以及结果输出单元，耦合至所述信号处理单元并且被配置为能够生成并且输出经处理的光信号的结果。在这样的实施例中，闪电探测器本身就具有信号处理和结果输出功能，使得探测器可以独立处理信号，并进行结果分析和输出。
[0012]在一些实施例中，所述闪电探测基站还包括以下中的至少一项：第二信号处理单元，通信地连接到所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器，并且被配置为将所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器所探测到的关联于所述闪电的信号进行预处理；以及显示控制单元，耦接至所述第二信号处理单元，并且被配置为显示和/或控制经预处理的关联于所述闪电的信号进行显示和/或控制。在这样的实施例中，闪电探测基站还可以独立处理信号，并且可以进行探测结果的显示和控制，以独立探测和分析其探测区域内的闪电的参数。
[0013]在一些实施例中，所述透日盲紫外光学系统包括基于氢氧焰熔化高级水晶粉料而制成的石英玻璃。在这样的实施例中，能够使得闪电探测基站的日盲紫外光的透过率不低于预定阈值（例如60%及更高）。
[0014]在一些实施例中，所述日盲紫外滤光器包括干涉型滤光片和吸收型滤光片中的至少一种滤光片，并且优选地包括吸收型滤光片。在这样的实施例中，能够保证日盲紫外滤光器的过滤性能，并且吸收型滤光片能够使得滤光器在工作时杂光截止度深、与入射光角度无关，进一步提升过滤效果。
[0015]在一些实施例中，关联于所述闪电的信号包括方位角和持续时间中的至少一者。
[0016]根据本公开的第二方面，提供了一种基于日盲波段信号的闪电探测系统。该闪电
探测系统包括：根据本公开第一方面的至少一个闪电探测基站；以及服务器，通信地耦接至至少一个所述闪电探测基站，并且基于来自至少一个所述闪电探测基站的信号来确定闪电发生的范围与持续时间中的至少一者。
[0017]在根据本公开的实施例中，基于闪电探测基站的探测系统可以准确地确定闪电发生的范围和持续时间。
[0018]在一些实施例中，至少一个闪电探测基站的数目与待探测区域的面积相关联。也就是说，当待探测区域较小时，可以设置与待探测区域相对应的较少的闪电探测基站。当待探测区域较大时，可以设置与待探测区域相对应的较多的闪电探测基站。
[0019]根据本公开的第三方面，提供了一种基于日盲波段信号的闪电探测方法，该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于日盲波段信号的闪电探测基站（300），其特征在于，包括：多个闪电探测器（100），所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器基于待探测区域而被设置在与所述待探测区域相对应的位置并且包括信号探测单元（101），所述信号探测单元（101）包括：日盲紫外滤光器（1011），被配置为至少部分地过滤非日盲波段光信号；透日盲紫外光学系统（1013），串联耦接至所述日盲紫外滤光器（1011），并且被配置为使得日盲波段光信号的平均透过率大于预定阈值；以及日盲紫外探测器件（1015），串联耦接至所述透日盲紫外光学系统（1013），并且被配置为能够探测透过所述透日盲紫外光学系统（1013）的光信号，以基于所述光信号来识别所述待探测区域内的闪电；工作站（301），通信地耦接所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器，以接收来自所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器的关联于所述闪电的信号。2.根据权利要求1所述的闪电探测基站（300），其特征在于，所述多个闪电探测器的数目为4个或6个，所述多个闪电探测器中的每个探测器组成多边形并且分别位于所述多边形的各个顶点处。3. 根据权利要求1所述的闪电探测基站（300），其特征在于，所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器还包括：第一信号处理单元（103），耦接至所述信号探测单元（101），并且被配置为从所述信号探测单元（101）接收并且处理透过所述透日盲紫外光学系统（1013）的光信号；以及结果输出单元（105），耦合至所述信号处理单元（103）并且被配置为能够生成并且输出经处理的光信号的结果。4. 根据权利要求1所述的闪电探测基站（300），其特征在于，所述闪电探测基站（300）还包括以下中的至少一项：第二信号处理单元，通信地连接到所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器，并且被配置为将所述多个闪电探测器中的每个闪电探测器所探测到的关联于所述闪电的信号进行预处理；以及显示控制单元，耦接至所述第二信号处理单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建平，廖观万，徐英伟，宋炜，王方亮，周殿涛，吴继平，宋建华，
申请(专利权)人：北京万龙精益科技有限公司，
类型：发明
国别省市：