[發明專利]閃電的探測

有效

• 申請號: 200580051815.1
• 申請日: 2005-10-14
• 公開（公告）號: CN101287992A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: J·讓蒂南;J·馬克拉;T·凱屈朗塔;J·勒宇納瑪基;T·阿奧拉;A·宇西塔洛;K·卡爾利奧雅爾維
• 申請（專利權）人: 諾基亞公司
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01W1/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 吳立明

一種用于閃電探測的閃電探測器和一種閃電探測方法，其中閃電探測器使用至少兩個獨立的信道或頻帶用于閃電探測，并且其中閃電探測器是配備有無線電接口的移動RF設備，該無線電接口用于至少兩個通信信道或頻帶，從而其中至少一個通信信道或頻帶是正常的電信信道/頻率范圍并且其中在閃電探測中使用這些信道/范圍。

技術領域

本發明涉及一種閃電探測器。本發明具體涉及一種其中探測器使用至少兩個獨立信道用于閃電探測的閃電探測器。本發明還涉及一種用于探測閃電的方法。

背景技術

雷暴是主要的天氣危害，但是很難預測。雷暴能夠以20km/h至40km/h的速度傳播，并且雷擊可能在雨云之前大于10km處發生，并且可以在雨云之后的相等的一段距離處發生。雖然雷擊是由云或天氣前鋒造成的，但是很多最危險的雷擊實際上發生在沒有可見的云如上所述出現作為雷暴的警告的時候。因此，可以認為以下系統是主要的安全特性，即該系統僅在有害雷暴變為可見之前大約十分鐘發出有害雷暴可能性的警告。

很多人將從這樣的安全特性中獲益。對于某些人，這種安全特性可能僅提供每天希望知道的知識。然而，對于相當數量的人來說，源自暴風雨以及閃電的威脅嚴重的牽扯到以下方面：增加的風險、財產損失乃至是致命的結果。閃電警報系統例如對于經常在戶外的人來說尤為重要，并且對于飛行員、航海員等也同樣重要。配備有閃電警告的系統甚至在天氣似乎非常平靜并且晴天時也使人能夠及時采取適當的安全措施，例如尋找掩蔽處等。

根據本領域的現狀，已知很多專用閃電探測器，但是它們在商用方面具有某些缺點。氣象學中使用的科學閃電探測器非常大并且它們的范圍是數百公里。

而且，使用單個射頻(RF)頻帶的其他高端閃電探測器相比于例如移動電話來說很大并且相對昂貴。而且，它們通常需要具有指定的方位，例如放置在墻上或桌架上，從而獲得所需的準確度或方向性。因此，它們不能很好地適合真實的移動使用。這些設備通常必須被進一步以特定方式放置，并且在對雷暴進行可靠探測成為可能之前保持數分鐘的靜止。

另外，存在現有不太貴的低端閃電探測器，其在尺寸方面完全可攜帶并且不需要指定方位。然而，這些探測器極易受到人造電磁兼容(EMC)發射的影響，并且因此很可能在市區環境中或公路附近引起偽警報。

目前，大部分在商業上可獲得的移動閃電探測器通過測量由閃電在甚低頻(VLF：3-30kHz)上引起的電磁發射來探測雷擊。另外，數十年中已經了解到可以通過使用傳統的AM廣播無線電接收器“聽到”雷擊，該傳統AM廣播無線電接收器工作于長波頻率(150kHz至300kHz)、中波頻率(500kHz至1700kHz)和短波頻率(SW：2MHz至30MHz)。然而，存在多個出版物，其中已經通過閃電在3-300MHz之間的HF和VHF頻率以及甚至在更高(UHF)頻率上的發射來探測并且測量閃電。

發明內容

本發明源自以下考慮，即雷擊是單次閃光，除了生成可視信號和部分可聽的壓力信號之外，該單次閃光還生成在多種波長上延伸的強電磁脈沖。由雷擊引起的典型的電磁脈沖覆蓋10Hz和5GHz之間的頻率，即位于音頻頻率范圍中，該電磁脈沖具有大約500Hz的峰值。在10km的標準化距離上，此類脈沖幅度的范圍在1kHz帶寬中從107mV/m至1mV/m。電磁脈沖的最強信號是雷擊中的垂直電流引起的感生電場，并且這是大型距離-方位設備中最普通測量的參數。

然而，由于雷擊現象的復雜性，在幾百Hz或更小的甚低頻(ELF)范圍中還存在強信號，并且較弱的信號延伸高達GHz范圍及以上。

眾所周知的事實是電磁干擾(EMI)特征信號的準確特性以及時間譜在MHz范圍與在kHz和Hz范圍中是不同的，這是因為略微不同的氣象學原理所致。

出于本發明的目的，足以引起注意的是，在所有感興趣的頻率上雷擊伴有EMI脈沖，該EMI脈沖可以在數公里的距離處識別。