[发明专利]基于日盲波段信号的闪电探测基站、探测系统和探测方法

说明书

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。

技术领域

本公开一般地涉及闪电探测的技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

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。

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。