[發明專利]一種實時反饋電磁場測向天線系統

在審

• 申請號: 201910348999.1
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110018360A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 李鵬;張雪芹;宋立軍;曹保鋒;梁睿;李欣
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院防化研究院
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 中國人民解放軍防化研究院專利服務中心 11046
• 代理人: 劉永盛

本發明公開了一種實時反饋電磁場測向天線系統，屬于電磁場測向技術領域，用于雷電信號探測。系統分為4部分：磁棒天線、交叉磁環天線、智能終端和光傳輸設備。智能終端的背景自適應的探測算法，通過計算過去一段時間背景信號的平均幅度作為觸發門限，具有降低虛警率，提高觸發率的優點。自檢算法通過偏東與偏西的兩組磁環天線的響應之和計算與南北向磁環天線的響應之間的誤差，選取適當誤差范圍，判斷得到的測向數據可靠性，并實現了實時監測系統設備狀況的功能。最終數據通過光傳輸設備經光纖傳輸到網絡數據庫，防止數據傳輸過程中被惡劣電磁環境干擾，并且能通過網絡實時查看數據信息。

技術領域

本發明涉及一種實時反饋電磁場測向天線系統，屬于電磁場測向技術領域，用于雷電信號探測。

背景技術

雷電是自然界一種常見的天氣現象，尤其在中低緯度區域，我國是雷電災害的多發區。雷電的主要發生機理是當雷云層接近大地時，地面感應出相反電荷，當電荷積聚到一定程度，產生云和云間以及云和大地間放電，進發出光和聲的現象。根據雷電的不同形狀，大致可分為片狀、線狀和球狀三種形式；從危害角度考慮，雷電可分為直擊雷、感應雷(包括靜電感應和電磁感應)和球形雷。從雷云發生的機理來分，有熱雷、界雷和低氣壓性雷。雷電不僅會造成發電機、變壓器、斷路器、絕緣子等電氣設備的損壞；而且還會引發火災，物理破壞木材、混凝土等建筑材料。因此對雷電信號的測向具有很強的現實意義。

已有同類型的發明專利“一種用于雷電定位的裝置201510562865.1”，在雷電探測裝置中使用兩個磁場天線加一個電場天線的對雷電進行定位的方案實現了雷電信號的定位功能。此方案受背景電磁信號影響大，探測靈敏度低。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中對雷電信號測向受背景電磁信號影響大、探測靈敏度低的不足，提供一種用于雷電信號探測的實時反饋電磁場測向天線系統，通過對磁環天線的設計實現了在高靈敏條件下保證角度識別的精確度，設計了根據信號響應的自檢算法實現系統精度可靠性判斷的自檢功能。

本發明采用的技術方案采用在玻璃鋼罩內放置磁棒天線和三組呈60°角的交叉磁環天線獲取電、磁信號，磁棒天線垂直向上放置于交叉磁環天線正上方，信號通過短線同軸電纜直接輸入到位于屏蔽盒內的智能終端；智能終端采用背景自適應的探測算法實現電磁信號的智能識別和分析，采用信號響應的自檢算法實現系統精度可靠性的判斷以保證測向結果的準確性；智能終端最終將獲得的測向結果通過光傳輸設備經光纖上傳數據庫；用戶可在聯網的設備上實時查看信息。

本發明的實時反饋電磁場測向天線系統包括玻璃鋼罩1、磁棒天線2、交叉磁環天線3、短線同軸電纜4、屏蔽盒5、智能終端6、光傳輸設備7、光纖8和數據庫服務器9；在玻璃鋼罩1內放置磁棒天線2和三個呈60°角的交叉磁環天線3，磁棒天線2垂直向上放置于交叉磁環天線3正上方，磁棒天線2和交叉磁環天線3分別獲取電、磁信號；獲取的電、磁信號通過短線同軸電纜4直接輸入到位于屏蔽盒5內的智能終端6；智能終端6最終將獲得的測向結果通過光傳輸設備7經光纖8上傳數據庫9；

智能終端6包括AD轉換模塊10、背景自適應的探測算法模塊11和自檢算法模塊12，AD轉換模塊10接收短線同軸電纜的電磁信號輸出數字信號，所得數字信號經由GPIO接口輸入到背景自適應的探測算法模塊11，背景自適應的探測算法模塊11輸出端通過GPIO接口與自檢算法模塊12連接，自檢算法模塊12與光傳輸設備7連接；

智能終端6通過背景自適應的探測算法模塊11實現電磁信號的智能識別和分析，通過信號響應的自檢算法模塊12實現系統精度可靠性的判斷以保證測向結果的準確性。

本發明所述的背景自適應的探測算法模塊11探測算法步驟如下：

步驟1：背景自適應的探測算法模塊11動態存儲過去時間磁場天線接收到的信號幅度；

步驟2：背景自適應的探測算法模塊11每隔15秒，對內存中過去時間的磁場天線接收信號幅度值進行均值計算，并將求得的平均值作為信號觸發門限；