[发明专利]闪电探测

说明书

技术领域

本发明涉及一种闪电探测器。本发明还涉及一种用于探测闪电的方法。

背景技术

雷暴是一种主要的危害性天气，但是很难预报。它们能以20km/h至40km/h的速度传播，而且雷击可以在雨云之前多于10km和雨云之后同样距离处发生。当由云或天气锋产生雷击时，许多最危险的雷击实际上是在不存在上述可见云作为雷暴警告时发生的。由此，可以将警告危害性雷暴可能性的系统视为主要的安全装置，即使该系统只能在这些雷暴变得可见之前大约十分钟发出警告。

有很多人将受益于这样的安全装置。对于某些人，该安全装置可能仅仅提供了一种想要得知的日常知识。但是，对于相当多的人来说，暴风雨和闪电产生的威胁很大程度上意味着增大的危险、财产损失乃至致命后果。闪电预警系统是特别重要的，例如对长时间在户外的人们，同样地，对于飞行员、航海家等也是如此。一种提供闪电警告的系统，即使在天气看起来相当平静和晴朗的时候，也可以使人们及时采取适当的安全措施，例如寻找隐蔽所等。

在该技术领域中，已知很多单一目的的闪电探测器，但是从商业观点看它们具有某些缺陷。气象用途的科学闪电探测器非常庞大，并且它们的范围为数百公里。

另外一些使用单一射频(RF)频带的高端闪电探测器和诸如移动电话相比，同样很大并且比较昂贵。而且，它们通常需要具有例如立在墙上或在桌架上的特别定位，用于获得所需的精确度或者方向性。这样它们就不太适于真正地移动使用。这些设备典型地还必须要在雷暴的可靠探测成为可能之前将其垂直定位并保持数分钟的稳定。

此外，现在还存在廉价的低端闪电探测器，在尺寸方面其完全可便携，并且不需要特别的定位。但是，这些探测器都非常易受电磁兼容性(EMC)发射的影响，并且易于发生误报警，特别是在城市环境中或靠近公路时。

当前大多数市场上可得到的移动闪电探测器是通过测量由超低频(VLF：3kHz至30kHz)闪电产生的电磁发射来探测雷击。此外，已知数十年来，通过使用传统的工作在长波频率(150kHz至300kHz)和中波频率(500kHz至1700kHz)的AM广播收音机，能够“听到”雷击。但是，存在很多出版物，其中通过其在3MHz至300MHz之间的HF和VHF频率和甚至更高(UHF)频率的发射已经探测和测量到闪电。

发明内容

全球数字广播(DRM)是一种设计为在AM(调幅)长波、中波和短波(SW：2MHz至30MHz)广播频带中使用的数字广播系统。该DRM信号设计为能够适合于在150kHz至30MHz频率范围内的现有AM广播频率分配方案。为了从DRM广播台接收信号，接收器使用模拟前端和数字基带部分。该接收器的数字基带部分包括用于复信号处理任务的处理器控制的硬件加速器。在图2中介绍了典型的DRM接收器的结构。整个AM频带接收器系统能够集成在单块芯片上，该芯片能够嵌入到移动RF设备中，特别是移动电讯终端中。

通过在DRM接收器ASIC中可用的模拟前端，为了预报雷暴，能够由该模拟前端接收来自遥远闪电事件的无线电信号，并由该基带信号处理部分进行分析。

本发明基于一种将DRM广播AM接收器和闪电探测器结合的新颖结构，该结构优选地能够集成到移动RF设备，特别是移动电讯终端。

在本发明中，一种灵活的AM DRM前端和基带结构使DRM接收器和闪电探测应用可能在相同的AM频带应用引擎(engine)中工作。该DRM接收器使用模拟前端、数字硬件加速和处理装置，该处理装置典型地为ARM(先进RISC机构)微处理器或类似的嵌入式微处理内核。该闪电探测器既使用模拟前端，又使用用于处理装置的软件应用。

通过两种应用使用单一AM频带引擎，这两种AM频带应用能够在单一AM频带结构中运行，本发明能够实现成本减少。

附图说明

图1表示DRM接收器的模拟前端的框图，

图2示出了数字基带DRM接收器的结构，

图3表示零差DRM接收器，

图4表示DRM接收器数字基带操作以举例说明DRM算法如何能够在DRM接收器中实现，

图5对应于图4，并表示DRM算法到硬件和软件的划分，其中如果激活闪电应用，则只要硬件模块对于闪电应用不是必需的，就将这些硬件模块设置为睡眠模式，并且其中用闪电软件代替DRM软件，并且处理装置在没有附加硬件加速的情况下工作，以及

图6表示本发明的前端的框图，

图7表示前端前置放大器，