專利名稱：：用于實時監(jiān)測地球表面風暴活動的方法和裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明的主題是一種用于實時監(jiān)測地球表面風暴活動的方法和裝置，其用于遠程測量風暴中心活動以及確定它們的位置。風暴活動的監(jiān)測與航空和海洋運輸?shù)陌踩嚓P，并且在天氣預報中扮演重要角色。
背景技術：
：當前，有多種方法來記錄發(fā)生在雷雨云中、云之間和/或云和地面之間的大氣中的電火花放電。第一種監(jiān)測風暴活動的方法是基于光學衛(wèi)星對閃電的觀測，閃電發(fā)生在前述的雷雨云中、云之間和/或云和地面之間。該方法提供由安裝在衛(wèi)星上的測量儀器直接觀測的范圍內的詳細信息。所觀察的區(qū)域覆蓋ca.105km2，其只構成地球表面的一小部分。即使是具有衛(wèi)星廣闊擴展的網(wǎng)絡的軌道觀測系統(tǒng)也不能確?？煽康娘L暴活動全球監(jiān)測系統(tǒng)。追蹤風暴的第二種方法與在大氣中電火花放電期間產生的VLF、HF和VHF無線電頻率內的電磁信號的探測有關。這種方法提供放電強度及其位置的評估。然而，其缺陷是在這些頻率內的信號的范圍，在HF內被限制到幾百公里的距離，而在VLF內被限制到幾千公里的距離。覆蓋大范圍以提供利用基站的觀測需要密集的追蹤基站網(wǎng)絡。目前，最多開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)執(zhí)行同時寄存在VLF和HF頻率內的信號分析。這只在高度發(fā)達的國家中操作，因此其只覆蓋地球表面一小部分。第三種方法是基于只追蹤VLF內的信號。單個基站的范圍達到一千公里。當前，全球系統(tǒng)基于27個測量基站。極低頻(ELF)電磁場信號的傳播從以“StudiesofELFpropagationinthesphericalshellcavityusingafielddecompositionmethodbasedonasymmetryofSchumannresonancecurves，，為論文名發(fā)表在JournalofGeophysicalResearch,Vol.111，A10304，doi:10.1029/2005JA011429，2006上的已公開的波蘭克拉科夫的雅蓋隆大學(JagiellonianUniversity)的科學家主導的研究成果得知。與該論文提出的論題相適應的，所觀測的ELF譜中的曲線非對稱和峰值諧振頻率的變化由駐波場的疊加產生，這將與傳出源頭的波場一起產生諧振模型。所要解決的問題是是否能夠分離諧振器中的兩個場分量(component)并且單獨地測量它們。關于這一問題的新的解決方式已經被提出并且其存在于頻譜不對稱性的測量或通過利用單個天線的電場或磁場分量的觀測所獲得的信號頻譜。在這種方法中，假定諧振器的任意點中的信號頻譜包括與諧振分量場相關的對稱部分和與傳播波場聯(lián)系的非對稱部分。場分量的功率譜α(Θ，f)I2已經利用下述公式確定η\f-fj+(η)該公式實現(xiàn)了諧振器的任意點到單個前進波源的近似距離θ的確定。上述大氣放電的觀測方法，即使假定觀測基線相當大的擴展，也不能實現(xiàn)覆蓋地球整個表面的風暴活動的全球監(jiān)測。同樣，上述方法沒有一個能夠保證大氣中的電火花放電的100%的測量效率。目前估計上述方法的效力介于60%和80%之間，這取決于所采用的方法以及所使用的信號分析算法。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種橫跨整個地球表面的風暴活動的全球監(jiān)測的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測風暴活動的方法是基于風暴單元中的大氣的電火花放電誘發(fā)的電磁信號的分析，這類似于上述方法。本發(fā)明的想法是記錄地球電離層諧振器內誘發(fā)的極低頻(ELF)電磁場信號，然后基于涉及地球電離層諧振器中的ELF場的諧振傳播模型進行頻譜分析。接著，取決于電火花放電位置和天線之間的距離，即源頭距離，和強度的特征被分開然后與模型數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)作比較。最接近的基準參數(shù)組確定這些源的位置和強度。分析可以實時處理，并且其結果可以以風暴活動圖的形式圖解。由于ELF場內的波諧振傳播的特殊性質，單個裝置能夠記錄來自地球大氣中的電火花放電的信號，并且寄存信號能夠實現(xiàn)直到10000km距離的風暴活動圖的明確預備。位于不同大陸的幾個裝置的使用允許在全球范圍以地理坐標的形式輪廓清晰成像風暴活動。優(yōu)選地，利用兩個彼此垂直設置，位于表面上或密切位于地表之下，并且沿著NS和EW方向放置的水平磁天線將ELF電磁場信號記錄在沒有局部電場源的區(qū)域中。該信號，被放大、濾波和例如在180Hz的取樣頻率變成數(shù)字觀測信號的處理之后，通過無線電發(fā)射到電子數(shù)據(jù)處理單元，在那里進行頻譜分析。所產生的信號功率譜然后與諧振曲線相配，這允許參數(shù)化這些頻譜。接著，這些參數(shù)與存儲在模型數(shù)據(jù)庫中的基準參數(shù)相比較，該模型數(shù)據(jù)庫已經利用地球電離層諧振器或腔或波導中的ELF波傳播模型的知識產生。利用程序以最小化觀測參數(shù)相對于那些基準參數(shù)之間的偏差，相對于一組基準參數(shù)作出選擇，這組基準參數(shù)的值是最好的近似。一組基準參數(shù)重現(xiàn)了發(fā)生了大氣中的電火花放電的風暴源頭的位置和強度。根據(jù)這組基準參數(shù)，能夠預備源圖。為了執(zhí)行每個功率譜Sx,Sy的參數(shù)化，推薦利用下述公式匹配諧振曲線<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中S(GJ)-匹配功率譜；a-描述背景顏色噪聲的參數(shù)；b-描述背景寬帶噪聲的參數(shù)；α-顏色噪聲的頻譜指數(shù)；ω-比率(脈動)；pk-第k個諧振峰的最大功率值；ek-第k個諧振峰的非對稱參數(shù)；(Ok-第k個諧振峰的諧振比率，其等于2πfk；Γk-第k個諧振峰的半寬度。本發(fā)明的另一個想法是實時監(jiān)測地球表面的風暴活動的裝置，該裝置具有兩個感應的、有源磁天線，該兩個天線彼此沿著NS和EW方向垂直并放置在地表上或密切位于地表下，并且彼此通過屏蔽線連接到記錄觀測信號的塊，利用兩個相同的信號通道和放大器，濾波器，模數(shù)轉換器和控制系統(tǒng)，其時針通過系統(tǒng)接收器與GPS時間同步，并且其中的數(shù)據(jù)電子處理單元是根據(jù)運用到ELF信號的頻譜分析算法和取決于風暴放電源的距離和活動確定特征的算法編程。優(yōu)選地，記錄觀測信號的塊連接到發(fā)射在模數(shù)轉換器內處理的數(shù)據(jù)的發(fā)射天線，而計算單元連接到與連接到記錄觀測信號的塊的發(fā)射天線通訊的接收天線。下面將通過例子并參考附圖描述本發(fā)明，其中圖1示出了產生ELF電磁波的風暴中心和地球；圖2示出了監(jiān)測風暴活動的方法的流程圖；圖3A示出了ELF電磁場的接收天線；圖3B和3C示出了實時監(jiān)測地表上風暴活動的裝置；以及圖4示出了三個選擇的與第一三個連續(xù)傳播極大值相關的諧振峰。具體實施例方式附圖中的實施例只是打算用于說明的目的并且不限制附加的權利要求所限定的本發(fā)明的范圍。圖1-5示出了一種實時監(jiān)測地球表面上風暴活動的裝置，根據(jù)本發(fā)明的解決方法將作為用來遠程測量風暴中心活動以及其在地球表面上的位置的風暴活動監(jiān)測裝置的例子呈現(xiàn)。裝置的實現(xiàn)相同功能的部件和單元在所有的附圖中以相同的編號標記或者僅以首數(shù)字不同的編號標記，其將分配給特殊的附圖或數(shù)字。圖1示意性地示出了具有風暴中心101的地球100。風暴中心在空氣腔104中，或者換句話說在地球電離層諧振器中，產生ELF電磁場信號，該信號是在地球電離層腔104內的所有方向傳播的ELF電磁波102和103。在圖1中，示出了單個大氣電火花放電109，產生在電離層105和地面106之間產生的空氣腔104中逆時針傳播的第一電磁波102和順時針傳播的第二電磁波103。這些波環(huán)繞地球許多次，彼此干涉并且也到達以彼此相對垂直的有利位置布置的接收天線110、120。由于風暴中心101產生的波的干涉，特殊頻率的波衰落并且以這種方式產生一系列諧振峰。圖2示意性地示出了實時監(jiān)測地球表面上的風暴活動的方法的流程圖。在步驟211，電火花放電產生的電磁場分量扎，&產生信號，該信號由兩個磁天線寄存。在步驟212，這些信號經歷相同的頻譜分析處理，結果產生功率譜Sx和Sy。由于地球電離層腔內的ELF信號傳播的諧振特性，頻譜遵循一系列與隨后的傳播極大值相關的諧振峰的形式。在步驟213，每個功率譜Sx和Sy與諧振曲線匹配，這將通過稍后詳細描述的特殊公式描述。匹配程序的結果是頻譜的參數(shù)化。每個頻譜Sx和Sy被指派具有一組觀測參數(shù)pk、fk、Yk和ek。在步驟214，每個信號的參數(shù)組與基準參數(shù)p。k、f。k、￥。1;和^比較，基準參數(shù)？。1;、&1;、Y。k和eok存儲在模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫B中。比較系統(tǒng)的任務是一組基準參數(shù)p。k、f。k、Y。k和e。k的選擇，這組基準參數(shù)p。k、f。k、Y。k和e。k的值盡可能接近一組觀測參數(shù)Pk、fkYk和ek。為了這一目的，使用一種可用的最小化程序，用來最小化觀測參數(shù)Pk、fk>Yk和ek和基準參數(shù)P。k、f。k、Y。k和e。k之間的偏差。模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫B是，例如，在所觀測的大氣中的電火花放電的證實之后，在步驟215中利用地球電離層腔中ELF波傳播模型知識制作的。由于對于觀測者，即天線，和源頭，即電火花放電，之間的每一個距離，以及對于每個放電強度都有特定的基準參數(shù)組，因此將觀測參數(shù)組Pk、fk>Yk和ek指派給基準參數(shù)組P。k、fok>Y。k和e。k能夠繪制源頭的位置及其強度。在步驟216，準備源頭圖。所獲得圖的分辨能力嚴格地取決于信號分解的步驟213中獲得的頻譜觀測參數(shù)組pk、fk、Yk和ek的數(shù)目以及伴隨測量的局部噪聲等級。觀測參數(shù)組Pk、fk、Yk和ek是取決于電火花放電的距離和強度的特征，其有助于重構電火花放電的位置和強度以及形成能夠繪制風暴源頭(M(x,y))圖的基礎。圖的不確定性嚴格取決于場分布基準組的形式，即它們是假定傳播模型的衍生物(derivative)。圖3A中示意性示出的在空氣腔中產生的ELF電磁場301具有分量Hx，Hy和Hz，其中Hx和Hy由兩個理想地彼此垂直的并且放置在沒有局部電場源的地球區(qū)域的接收水平定向天線Ax321和Ay322接收。通常，天線Ax321和Ay322是感應的、有源的磁天線，例如，其是Im長，具有Icm2的芯截面。優(yōu)選地，天線Ax321*Ay322是屏蔽外來電場(即使有的話)的，并且放置在地表106之上或密切地位于其下，通常沿著NS和EW方向。由于ELF電磁場301，在這些定向接收天線Ax321和Ay322中產生信號Ux331和Uy332。在信號Ux331和Uy332經歷基于地球電離層波導或地球電離層腔，簡言之，空氣腔中的ELF場的諧振傳播模型的頻譜分析，以及距離和由其決定的源頭強度的特征分離之前，定向磁接收天線Ax321和Ay322中產生的信號Ux331和Uy332被發(fā)射到在兩個相同的處理路徑記錄觀測信號的組塊(block)，該兩個相同的處理路徑優(yōu)選的是分開的，如圖3B和3C所示，通過例如IOOm長度的屏蔽線發(fā)射到寬帶低噪聲放大器Gx341和Gy342的輸入端，然后被放大，之后它們穿過例如通帶l-60Hz的低通去階梯效應濾波器BPFX351和BPFy352，接著被從模擬形式轉換到數(shù)字形式，例如在與控制系統(tǒng)uP365連接的16位模數(shù)轉換器A/Cx361和A/Cy362中執(zhí)行。信號的取樣在具有例如180Hz頻率的兩個模數(shù)轉換器A/Cx361和A/Cy362中同時執(zhí)行。具有兩個上述和下述組塊的裝置具有GPS接收器364，其用來使控制系統(tǒng)時鐘與GPS時間同步。數(shù)字信號Ux331和Uy332然后被編碼和引導到具有發(fā)射在模數(shù)轉換器中處理的數(shù)據(jù)的天線T367的低功率無線電發(fā)射系統(tǒng)366，或被編碼和引導到波導線。另一種解決方法也是可能的，其中數(shù)字信號扎331和化332可以被發(fā)射到控制系統(tǒng)以進一步分析，例如通過通訊線路發(fā)射到PC。然而，通過這種解決方法，引入噪聲到測量路徑的危險可能發(fā)生。在圖3B所呈現(xiàn)的有利解決方法中，目前描述的所有裝置塊都遠離電線放置并且都由自發(fā)電源供電，而到計算單元，例如上述的PC，的信號發(fā)射通過無線電或光發(fā)生。在所呈現(xiàn)的例子中，數(shù)字信號Ux331和Uy332由遠離天線幾公里，例如3_10公里，并具有接收天線377的無線接收系統(tǒng)376接收，然后被編碼和發(fā)送到計算單元375，例如由總線供電的PC。根據(jù)ELF信號頻譜分析算法和與依賴電火花風暴放電源的距離和活動特征的確定相關的算法來編程作為電子處理系統(tǒng)的計算單元375。在計算單元375中，數(shù)字信號Ux331和Uy332經歷相同的頻譜分析處理以產生觀測信號Ux231和Uy231的功率譜Sx和Sy并利用塊DFTX371和DFTy372中的傅立葉變換使它們與諧振曲線匹配。由于地球電離層腔中的ELF觀測信號傳播的諧振特性，頻譜是與表格1以及圖4中的圖表形式所呈現(xiàn)的連續(xù)傳播極大值相聯(lián)系的諧振峰系列或峰411、412和413的形式。表格1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在接下來的階段，在匹配塊Dx381和&382中，下述公式表示的諧振曲線被與每個功率譜Sx和Sy相匹配ΓπC^、JaX^Pk‘t1+ek·iph一ω)]ωαt(ω,-ω)2+(Tk)2其中S(GJ)-匹配功率譜；a-描述背景顏色噪聲的參數(shù)；b-描述背景寬帶噪聲的參數(shù)；α-顏色噪聲的頻譜指數(shù)；ω-比率(脈動)；pk-第k個諧振峰的最大功率值；ek-第k個諧振峰的非對稱參數(shù)；(Ok-第k個諧振峰的諧振比率，其等于2πfk；Γk-第k個諧振峰的半寬度。上述公式是采用自發(fā)表在JournalofGeophysicalResearch,Vol.111,A10304,doi:10.1029/2005JA011429，2006上論文名為“StudiesofELFpropagationinthesphericalshellcavityusingafielddecompositionmethodbasedonasymmetryofSchumannresonancecurves"的文獻，在利用描述背景顏色噪聲的參數(shù)，描述背景寬帶噪聲的參數(shù)和顏色噪聲的頻譜指數(shù)完成其之后。增加描述背景顏色噪聲的參數(shù)a，描述背景寬帶噪聲的參數(shù)b和顏色噪聲的頻譜指數(shù)α是更優(yōu)選的，因為，如上所述，其改進了將曲線匹配到所觀測背景的質量并增加了產生地圖所需的頻譜參數(shù)的確定的精度。需要重視的是參數(shù)a和b以及參數(shù)α是被確定的，但是不用于產生地圖。作為運用匹配程序的結果，頻譜參數(shù)化隨后發(fā)生在參數(shù)化塊Paramx391和Paramy392中。對于每個頻譜Sx和Sy，四個當前觀測參數(shù)pk、fk、Yk和ek被用于每個第k個模式，用于實現(xiàn)其參數(shù)化。在接下來的階段，每個信號Ux和Uy的這四個觀測參數(shù)pk、fk、Yk和ek在比較器396中與基于地球電離層腔內的ELF波傳播的知識產生的存儲在模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫B390中的基準參數(shù)組p。k、f。k、Y。k和e。k比較。比較器396的任務是選擇值最接近觀測參數(shù)組pk、fk、Yk和ek的一組基準參數(shù)p。k、f。k、Y。k和Pe。k。為了這一目的，采用程序中最小化參數(shù)Pk、fk、Yk和ek與參數(shù)p。k、f。k、Y。k和e。k間的偏差的一個程序。模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫B390憑借地球電離層腔內的ELF波的傳播知識的實力根據(jù)長期觀測而創(chuàng)建。由于對于觀測者和源頭之間的每個距離以及每個放電強度都具有特定的參數(shù)組，所以將觀測參數(shù)組Pk、fk>Yk和ek指派到基準參數(shù)組p。k、f。k、Y。k和e。k能夠重構源頭的位置及其強度。換句話說，比較觀測參數(shù)組Pk、fk、Yk、ek和基準參數(shù)組p。k、f。k、Y。k、eok,基準參數(shù)組p。k、f。k、Y。k、eok是模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫B的參數(shù)?；鶞蕝?shù)組p。k、f。k、Y。k、eok被選擇來作為觀測參數(shù)組pk、fk、Yk、ek的最佳近似之后，重構電火花放電或放電源和/或風暴中心的位置和強度。優(yōu)選例子中的電子處理單元已經根據(jù)ELF信號頻譜分析算法和借助于傅立葉變換確定取決于風暴放電的距離和活動的特征的算法編程，因為這在頻譜分析的許多論文中都是已知的。在接下來的階段，源頭圖M(x,y)被展現(xiàn)，或者換句話說，在產生塊395中，地球表面上風暴中心的分布和強度的源頭圖M(x,y)被展現(xiàn)。所獲得的圖的分辨率直接取決于在信號分解階段獲得的頻譜分布參數(shù)的數(shù)目和在測量期間發(fā)生的噪聲等級。圖的不確定性(ambiguity)取決于場分布基準組的形式，即它們是假定傳播模型的偏差。已經被其他源頭證實和/或通過其他監(jiān)測地球表面上風暴活動的方法證實的觀測參數(shù)組pk、fk、Yk和ek能夠被加入模型數(shù)據(jù)庫B390，并且用這種方法構成增補到用于連續(xù)重構放電源或風暴中心的位置和強度的基準參數(shù)組P。k、f。k、Y。k和e。k。在當使用顯著地增加了地球表面圖上風暴中心的位置和強度的分辨能力的許多接收裝置的情況下，能夠通過衛(wèi)星或因特網(wǎng)鏈接將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)收集中心，在此該數(shù)據(jù)經歷計算單元中的分析。利用選擇的例子呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的解決方法。然而，這些例子并不限定本發(fā)明。顯而易見的是在不改變該解決方法的本質特點下能夠引入改進。所呈現(xiàn)的例子不是根據(jù)本發(fā)明的解決方法的應用的唯一的可能性。權利要求一種利用風暴單元中的大氣的電火花放電誘發(fā)的電磁信號的分析實時監(jiān)測地球表面上風暴活動的方法，其特征在于記錄地球電離層諧振器中產生的ELF電磁場信號，基于所述地球電離層諧振器中的ELF場諧振傳播模型對所述ELF電磁場信號進行頻譜分析，其中取決于電火花放電的距離和強度的特征被分離并被與包含在模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的基準數(shù)據(jù)作比較，并且被選擇作為取決于所述電火花放電的距離和強度的特征的最佳近似的所述基準參數(shù)用于開發(fā)繪制所述電火花放電的位置和強度圖。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述取決于所述電火花放電的距離和強度的特征是與存儲在所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的基準參數(shù)(P。k、f。k、Y。k和e。k)相比較的觀測參數(shù)(pk、fk、Yk和ek)，所述基準參數(shù)(PwfwYtjl^Pe。k)重構所述電火花放電的位置和強度并形成繪制風暴源頭(M(x,y))圖的基礎。3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于通過兩個有源磁性感應天線(Hx，Hy)將由所述電火花放電誘發(fā)的ELF電場信號記錄在地球區(qū)域中，所述地球區(qū)域沒有局部的電場源，所述兩個天線(Hx，Hy)水平地放置并且優(yōu)選地彼此垂直，并且沿著NS和EW方向位于地球表面上或密切地位于地表之下，然后這些已經被放大、濾波并在180Hz取樣頻率處被處理成數(shù)字觀測信號(Ux，Uy)的信號被以無線電發(fā)射到電子數(shù)據(jù)處理單元，其中它們隨后被頻譜分析并產生匹配諧振曲線的功率譜(Sx，Sy)，并且這些頻譜被參數(shù)化以發(fā)現(xiàn)一組觀測參數(shù)(Pk、fk、Yk和ek)，并且接下來，所述觀測參數(shù)(pk、fk、Yk和ek)與利用地球電離層腔中的ELF波傳播模型的知識產生的存儲在所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的基準參數(shù)(p。k、f。k、Yok和e。k)相比較，在此之后，利用關于觀測參數(shù)(pk、fk、Yk和ek)和基準參數(shù)(p。k、f。k、Y。k和e。k)之間的偏差的最小化程序，選擇一組基準參數(shù)(P。k、f。k、Y。k和e。k)，該組基準參數(shù)(p。k、f。k、Y。k和e。k)的值是觀測參數(shù)(pk、fk、Yk和ek)的最佳近似，其中所述一組基準參數(shù)(p。k、fok>Y。k和e。k)重構所述電火花放電的位置和強度并形成繪制風暴源(M(x,y))圖的基礎。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于在記錄所述地球電離層諧振器中誘發(fā)的ELF電磁場信號之后，基于所述地球電離層諧振腔中的ELF場諧振傳播模型對所述ELF電磁場信號進行頻譜分析，由此確定的源頭距離以及強度特征被從所述ELF電磁場信號分離并與存儲在所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的基準參數(shù)(P。k、f。k、Y。k和e。k)相比較，并且其中被選作觀測參數(shù)(Pk、fk、Yk和ek)的最佳近似的那些基準參數(shù)(p。k、f。k、Y。kiPeok)重構所述電火花放電的位置及強度。5.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于通過至少兩個水平天線將所述ELF電場信號記錄在地球區(qū)域中，所述地球區(qū)域沒有局部的電場，所述天線優(yōu)選地彼此垂直地放置并且位于地表上或密切地位于地表之下，其中所述ELF電磁場信號在被放大、濾波并在特定取樣頻率處被處理成數(shù)字觀測信號之后，被以無線電發(fā)射到電子數(shù)據(jù)處理單元，在其中對它們進行頻譜分析并產生它們的頻譜以及匹配諧振曲線以及這些頻譜的參數(shù)化以便確定每個第k個模式的觀測參數(shù)組(pk、fk、Yk和ek)，為每個第k個模式作出參數(shù)化，并且隨后所述觀測參數(shù)組(Pk、fk、Yk和ek)與利用地球電離層腔中的ELF波傳播模型的知識產生的存儲在所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的基準參數(shù)組(P。k、f。k、Y。k和e。k)相比較，然后，利用觀測參數(shù)(Pk、fk>Yk和ek)和基準參數(shù)(p。k、f。k、Y。kiPeok)之間偏差的最小化，選擇其值盡可能接近所述觀測參數(shù)(Pk、fk、Yk和ek)的基準參數(shù)(P。k、f。k、Y。k和O，并且所選擇的基準參數(shù)組(p。k、f。k、Y。k和e。k)重構電火花放電的位置和強度并能夠產生源頭圖。6.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于通過下式所示匹配每個功率譜(Sx，Sy)和諧振曲線其中S(CO)-匹配功率譜；a-描述背景顏色噪聲的參數(shù)；b-描述背景寬帶噪聲的參數(shù)；α-顏色噪聲的頻譜指數(shù)；ω-比率(脈動)；Pk-第k個諧振峰的最大功率值；ek-第k個諧振峰的非對稱參數(shù)；(Ok-第k個諧振蜂的諧振比率，其等于2πfk；Γk-第k個諧振峰的半寬度。7.一種實時監(jiān)測地球表面上風暴活動的裝置，包括天線，記錄觀測信號的塊，無線電發(fā)射系統(tǒng)和電子數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于所述天線是兩個有源磁感應天線(Hx，Hy)，優(yōu)選地彼此垂直，優(yōu)選地沿著NS和EW方向，并且位于地表上或密切位于地表之下，它們通過屏蔽線連接到記錄觀測信號(Hx，Hy)的塊，并且它們包含兩個相同的具有放大器(Ax，Ay)、濾波器(BPFx，BPFy)、模數(shù)轉換器(A/CX，A/Cy)和控制系統(tǒng)(uP)的信號通道，所述控制系統(tǒng)(uP)的時鐘是通過系統(tǒng)接收器與GPS的時間同步的，其中所述電子數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)應用于ELF信號的頻譜分析的算法和確定取決于風暴放電源的距離和強度的特征的算法而處理。8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在于所述記錄觀測信號的塊連接到發(fā)射在所述模數(shù)轉換器中處理的數(shù)據(jù)的所述發(fā)射天線，而計算單元連接到與所述發(fā)射天線通訊的接收天線，所述發(fā)射天線連接到所述記錄觀測信號的塊。全文摘要一種包括記錄ELF(超低頻)電磁場信號的方法，ELF電磁場信號由電火花放電產生并在地球電離層諧振器中誘發(fā)，基于地球電離層腔中的ELF場諧振傳播模型對ELF電磁場信號進行頻譜分析，ELF電磁場信號的依賴于電火花放電的特征、距離和強度被分離并且然后與數(shù)據(jù)庫模型參數(shù)比較。被選作最佳近似的模型數(shù)據(jù)能夠重構電火花放電的位置和強度。一種能夠重構電火花放電的位置和強度的裝置具備兩個感應磁天線。文檔編號G01W1/16GK101802650SQ200880019493公開日2010年8月11日申請日期2008年6月11日優(yōu)先權日2007年6月11日發(fā)明者亞當·米哈萊茨,安杰伊·庫拉克,斯坦尼斯瓦夫·津巴,斯坦尼斯瓦夫·米切克,澤農·涅茨卡日,米哈烏·奧斯特洛夫斯基,耶日·庫比茲申請人:雅蓋隆大學