[發明專利]基于日盲波段信號的閃電探測基站、探測系統和探測方法

在審

• 申請號: 202210414562.5
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114518169A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王建平;廖觀萬;徐英偉;宋煒;王方亮;周殿濤;吳繼平;宋建華
• 申請（專利權）人: 北京萬龍精益科技有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G01N21/33;G01N21/01
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

本公開涉及基于日盲波段信號的閃電探測基站、探測系統和探測方法。基于日盲波段信號的閃電探測基站包括多個閃電探測器，多個閃電探測器中的每個閃電探測器基于待探測區域而被設置在與待探測區域相對應的位置并且包括信號探測單元。信號探測單元包括日盲紫外濾光器、透日盲紫外光學系統和日盲紫外探測器件。基于日盲波段信號的閃電探測基站還包括工作站，通信地耦接所述多個閃電探測器中的每個閃電探測器，以接收來自所述多個閃電探測器中的每個閃電探測器的關聯于所述閃電的信號。以此方式，能夠實現對閃電探測區域全方位、大區域的覆蓋，提升探測閃電的準確性。

技術領域

本公開一般地涉及閃電探測的技術領域，特別地涉及基于日盲波段信號的閃電探測基站、探測系統和探測方法。

背景技術

閃電是由積雨云中不同部位聚集的不同極性電荷，在不同云之間、云與大地之間強烈放電而形成的。電流峰值能高達幾千安培，這種強大的電流可以將其周圍的空氣瞬間加熱到數萬攝氏度。由于強電流通過，閃電通道中的各種分子及原子被瞬間分解電離成各種粒子，這些處于高溫狀態的粒子經過碰撞、分解與復合等變化后產生大量不同波長的光。

閃電回擊通道的溫度可達萬開以上，使通道內氮分子和氧分子接近完全離解，分析連續譜時，不考慮各組分分子帶狀譜對連續譜的影響。閃電光譜基本上是由大氣中的氮、氧等的原子光譜組成（NI，OI，NII，OII等），因此根據原子的發光光譜可知，閃電輻射光譜不僅包含整個可見光波段，還包括日盲紫外波段。

太陽是最典型、能力最強的自然光源，其光譜覆蓋了從極遠紫外到遠紅外的整個光譜區，它會直接或間接地產生大氣背景輻射，對近地面工作的光電探測系統造成嚴重的背景干擾。這種干擾除了會增加系統信號處理的負擔，還會使系統產生虛警。而日盲區的存在為近地表面工作于該波段的系統提供了天然的“保護傘”。日盲光譜區是指波長在200nm至280nm波段的紫外輻射，由于太陽輻射在這一波段的光波幾乎完全被地球的臭氧層所吸收，即在這個波段大氣層中的背景輻射幾乎為零，所以稱為“日盲”，該波段的探測不受太陽光背景所引起的噪聲影響。地球上如果出現日盲紫外波段內的光，通常只有三種情況：其一是某種非自然的危險信號，例如槍支開火、炸藥爆炸、火災和高壓輸電線漏電產生的電暈等；其二就是人為制造的日盲紫外波段的光源；其三就是諸如強閃電之類的異常氣象。因此在通常情況下，將探測器的探測方向選定為天空后，選用日盲紫外波段可以有效地對閃電進行探測。

但是，目前的設計中缺乏基于日盲波段信號的閃電探測基站、探測系統和探測方法。進而，也無法實現對所探測區域的全方位、大區域的覆蓋，更無從基于日盲波段信號來探測區域內閃電的范圍、方位角以及持續時間。

發明內容

本公開的目的是提供一種基于日盲波段信號的閃電探測基站、探測系統和探測方法，以至少部分地解決現有技術中存在的上述問題。

根據本公開的第一方面，提供了一種基于日盲波段信號的閃電探測基站，該閃電探測基站包括多個閃電探測器和工作站。其中多個閃電探測器中的每個閃電探測器基于待探測區域而被設置在與所述待探測區域相對應的位置并且包括信號探測單元，所述信號探測單元包括：日盲紫外濾光器，被配置為至少部分地過濾非日盲波段光信號；透日盲紫外光學系統，串聯耦接至所述日盲紫外濾光器，并且被配置為使得日盲波段光信號的平均透過率大于預定閾值；以及日盲紫外探測器件，串聯耦接至所述透日盲紫外光學系統，并且被配置為能夠探測透過所述透日盲紫外光學系統的光信號，以基于所述光信號來識別所述待探測區域內的閃電。工作站通信地耦接所述多個閃電探測器中的每個閃電探測器，以接收來自所述多個閃電探測器中的每個閃電探測器的關聯于所述閃電的信號。