[發明專利]一種基于北斗通信的大氣電場雷電監測預警裝置

在審

• 申請號: 202110444518.4
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113176452A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 張琪;石立華;陳海林;邱實;王建寶;孫征
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01W1/10;G01S19/14
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 毛雨田

本發明涉及一種基于北斗通信的大氣電場雷電監測預警裝置，包括：一個或者一個以上的前端雷電監測預警裝置和1臺數據處理中心，二者之間通過北斗短報文實現數據通信；其中，前端雷電監測預警裝置，安裝在固定場所或者安裝于機動裝備上，用于實現預警裝置附近區域的雷電監測預警，并通過北斗短報文向數據處理中心發送預警信息；數據處理中心，用于融合分析前端雷電監測預警裝置的北斗短報文預警信息，實現雷電的區域監測預警。本發明可應用于野外無常規通信條件區域內的雷電預警，并可安裝于機動裝備上實現伴隨保障；設計了可由單片機自主調控動片轉速的大氣電場探頭，在強雷暴時采樣率高，弱雷暴或無雷暴時采樣率低，確保了裝置較低的總功耗。

技術領域

本發明涉及一種基于北斗通信的大氣電場雷電監測預警裝置，可應用于無常規通信條件區域內的雷電監測預警，特別適合保障野外機動裝備的防雷預警。

背景技術

大氣電場強度是大氣電學的基本參數，其正比于云團帶電量和云團離地高度的乘積，而與云團離地面電場儀直線距離的三次方成反比。隨著雷暴云的靠近和遠離，地面電場不僅會出現強度的增強和減弱，還會發生電場極性的反轉。另外，閃電發生時，地面電場表現為快速的跳變，這些信息在一定程度上均可作為雷電預警信息參數。因此，地面電場儀探測到的電場強度不僅能夠很好的反映云團帶電量以及云團高度，通過監測地面的電場強度還可以估計閃電發生的可能性，從而使得大氣電場儀能夠實現一定區域內的雷電預警。組網大氣電場儀由于探測范圍更大、多站信號可綜合分析等優勢，常常用于對區域雷暴過程或雷電的監測和預警。然而，現有的組網大氣電場儀基本都依托于互聯網進行傳輸，當處在無互聯網的野戰環境時，均無法實現區域雷電預警。

現在，北斗系統可以在全球范圍內提供基本導航、精度授時和短報文通信等服務。其中，精度授時和短報文通信等功能為邊遠地區和惡劣環境下的大氣電場數據通信以及指控中心對人員和裝備的指揮調度提供了支撐。為此，研制基于我國自主研發的北斗衛星通信的大氣電場雷電監測預警裝置，對于野外復雜地域環境中的人員和裝備的防雷預警而言十分重要。目前，可伴隨保障野外機動作業裝備的基于北斗通信的大氣電場雷電監測預警裝置，未見報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于北斗通信的大氣電場雷電監測預警裝置，該預警裝置可應用于野外無常規通信條件區域內的雷電臨近預警，并可安裝于機動裝備上實現伴隨保障，為野外復雜地域環境中的裝備防雷預警提供支撐。

為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的

一種基于北斗通信的大氣電場雷電監測預警裝置，包括：若干個前端雷電監測預警裝置和1臺數據處理中心，二者之間通過北斗短報文實現數據通信。

前端雷電監測預警裝置，可以安裝在固定場所，也可以安裝于機動裝備上，用于實現預警裝置附近區域的雷電監測預警，并通過北斗短報文向數據處理中心發送預警信息；

數據處理中心，用于融合分析若干個前端雷電監測預警裝置的北斗短報文預警信息，實現雷電的區域監測預警。

所述前端雷電監測預警裝置包括：

大氣電場探頭，用于感應雷電產生的大氣電場；

信號處理模塊，計算大氣電場探頭感應電場絕對值的平均值和電場變化率絕對值的平均值；

單站預警信息生成模塊，用于將前置信號處理模塊輸出的電場絕對值的平均值和電場變化率絕對值的平均值與預設閾值進行比對，并生成預警信息；

北斗發送模塊，用于接收前置單站預警信息生成模塊生成的預警信息，并進行本裝置預警信息發送；

轉速調控模塊，用于調控大氣電場探頭的動片轉速。

所述數據處理中心包括：

北斗接收模塊，用于接收若干個前端雷電監測預警裝置中北斗發送模塊發送的預警信息；