專利名稱：氣象電磁測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣象電磁測(cè)量系統(tǒng)，它收集天電信號(hào)并進(jìn)行分析。
天電信號(hào)是形式為非規(guī)則形狀射線脈沖的電磁信號(hào)，它以動(dòng)態(tài)的過程出現(xiàn)在大氣層中例如雷電或暴風(fēng)雨鋒前區(qū)域或?qū)α鞯脑茍F(tuán)中。
從大量的觀測(cè)得知，天電信號(hào)的各個(gè)參量，如振蕩的數(shù)量、振幅和頻率，以及脈沖串頻率，在頻率值上的頻率分布和信號(hào)形狀與引起信號(hào)的天氣過程，尤其是與大氣層的空氣物質(zhì)種類和運(yùn)動(dòng)有緊密的關(guān)聯(lián)。
至今所知的用以收集和分析天電信號(hào)的電磁測(cè)量系統(tǒng)是單個(gè)接收機(jī)或傳感器，由于系統(tǒng)的制約，用它們只能實(shí)現(xiàn)關(guān)于一般天氣狀況的粗略判斷，因?yàn)樵诮邮仗祀娦盘?hào)時(shí)最多只能判斷源位置的方向，而不能判斷源位置的信號(hào)強(qiáng)度以及沿著天電信號(hào)的傳播路徑上由大氣的不同物理狀態(tài)產(chǎn)生的變化。
本發(fā)明的目的在于給出一種氣象電磁測(cè)量系統(tǒng)，用它能收集一般天氣狀況作為精確天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。
上述任務(wù)通過具有本發(fā)明在權(quán)利要求1中所述特征的氣象電磁測(cè)量系統(tǒng)而完成。本發(fā)明的電磁測(cè)量系統(tǒng)包含多個(gè)測(cè)量站，它們?cè)诳臻g上分開設(shè)置在一個(gè)規(guī)定的區(qū)域內(nèi)。每一個(gè)測(cè)量站包含至少一個(gè)用于收集天電信號(hào)的天電接收機(jī)和一個(gè)用于將測(cè)量站中由天電信號(hào)推出的測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到測(cè)量站所對(duì)應(yīng)的中央評(píng)估單元的傳輸裝置，其中各個(gè)相鄰測(cè)量站的中間距離小于50公里，以全面收集短作用距離的天電信號(hào)。
本發(fā)明基于以下的考慮短期預(yù)報(bào)(當(dāng)前天氣播報(bào))相關(guān)的氣象事件通常導(dǎo)致僅具有小作用距離的天電信號(hào)。這些天電信號(hào)具有數(shù)百微秒的脈沖持續(xù)期并且由一個(gè)或多個(gè)振蕩組成，它們的振蕩頻率處于約3kHz和100kHz之間的范圍中，即甚低頻(VLF)頻段中。天電信號(hào)的脈沖串頻率可以達(dá)數(shù)百赫茲。天電信號(hào)的最大振幅決定于信號(hào)源的種類和遠(yuǎn)近并且電場(chǎng)矢量達(dá)每米數(shù)伏。典型的放電電流強(qiáng)度小于1kA，因而有效作用距離最大約為50公里?？梢詢H僅測(cè)量附近距離范圍內(nèi)主要與短期預(yù)報(bào)相關(guān)的天電源，距離對(duì)應(yīng)于波長的數(shù)量級(jí)，由于物理的原因它不能被測(cè)向。天電信號(hào)明顯不同于雷電產(chǎn)生的電磁信號(hào)，因?yàn)槔纂姺烹婋娏鞲邇蓚€(gè)數(shù)量級(jí)，因而有更遠(yuǎn)的作用距離并且例如存在測(cè)向的可能性。通過本發(fā)明設(shè)置的一個(gè)網(wǎng)孔相當(dāng)精細(xì)的測(cè)量網(wǎng)就也可以全面收集具有短作用距離的天電信號(hào)并且用于可靠的且時(shí)間和地點(diǎn)上均有高分辨率的天氣預(yù)報(bào)。
此外，本發(fā)明的基本考慮在于，大量在空間上分開設(shè)置在規(guī)定區(qū)域內(nèi)的測(cè)量站構(gòu)成的測(cè)量站網(wǎng)使得分析大氣中天電信號(hào)沿著其傳播路徑的變化情況成為可能，從而可得出關(guān)于一般天氣狀況的更佳的判斷。尤其是通過對(duì)天電信號(hào)進(jìn)行精細(xì)網(wǎng)絡(luò)和連續(xù)的測(cè)量不僅收集了實(shí)時(shí)天氣現(xiàn)象，而且也收集了其產(chǎn)生原因，例如空氣運(yùn)動(dòng)和放電過程，這樣就使得以高準(zhǔn)確度尤其為短期預(yù)報(bào)(典型為15分鐘至2小時(shí))提供將來的天氣趨勢(shì)成為可能。本發(fā)明的基本思路在于構(gòu)成一個(gè)氣象電磁測(cè)量系統(tǒng)，其發(fā)射機(jī)是隨機(jī)出現(xiàn)的大氣中自然事件，而其接收機(jī)由測(cè)量站網(wǎng)構(gòu)成。
本發(fā)明還基于以下考慮沿著其傳播路徑在大氣中傳播的天電信號(hào)受到當(dāng)?shù)責(zé)崃W(xué)和電學(xué)狀況的影響，以此方式可以得到對(duì)實(shí)時(shí)天氣狀況的補(bǔ)充判斷并由此給出用于預(yù)報(bào)的結(jié)論。
由本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)給出對(duì)微弱的大氣甚低頻(VLF)發(fā)射的全面描繪。這些數(shù)據(jù)不僅可作為可靠的短期天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，而且也可作為VLF脈沖對(duì)人類器官的生理作用的流行病研究的基礎(chǔ)。
相鄰測(cè)量站的中間距離，即測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格寬度在10公里和50公里之間為宜，最好約30公里。這樣可以以約10公里的分辨率全面收集天電活動(dòng)數(shù)據(jù)。
在優(yōu)化的本發(fā)明方案中每個(gè)測(cè)量站有一個(gè)根據(jù)接收到的天電信號(hào)推導(dǎo)出測(cè)量數(shù)據(jù)的處理單元。處理單元可以由簡(jiǎn)單的濾波器和/或模擬信號(hào)處理電路組成，在其中信號(hào)以模擬形式被處理，因而測(cè)量數(shù)據(jù)也是模擬形式。
特殊的處理單元包含一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，在其前面連接一個(gè)模-數(shù)變換器。在此情況下可進(jìn)行數(shù)字信號(hào)分析，例如一個(gè)附加的數(shù)字濾波，特別是一個(gè)頻譜分析或相繼天電信號(hào)的時(shí)序分析。信號(hào)處理器通過這些分析而推導(dǎo)出的測(cè)量數(shù)據(jù)然后作為數(shù)字的數(shù)據(jù)字傳輸?shù)街醒朐u(píng)估單元。
數(shù)字信號(hào)分析最好借助于一個(gè)合適的，特別是存放在EPROM中并由中央評(píng)估單元遙控管理的軟件實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的優(yōu)化方案中在數(shù)字信號(hào)處理器中進(jìn)行天電信號(hào)的評(píng)估分析，在分析中它們按照規(guī)定的評(píng)估準(zhǔn)則分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)活動(dòng)性等級(jí)。利用這種智能化測(cè)量站，傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)的容量可明顯減小并且簡(jiǎn)化后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，例如處理是將由所有測(cè)量站實(shí)時(shí)傳輸?shù)街醒朐u(píng)估單元的天氣狀況數(shù)據(jù)圖與已存儲(chǔ)的以前天氣狀況數(shù)據(jù)圖進(jìn)行快速模板比較，以從這個(gè)比較推導(dǎo)出天氣預(yù)報(bào)。
尤其是在數(shù)字信號(hào)處理器中完成天電信號(hào)從工程干擾信號(hào)的分離。
好的方式是在具有至少一個(gè)磁性VLF天線的天電接收機(jī)后面接一個(gè)具有模擬濾波器的信號(hào)處理電路。采用這個(gè)措施，不是由大氣原因?qū)е恋母蓴_信號(hào)，即所謂的工程信號(hào)，可以在數(shù)字信號(hào)分析之前至少被部分地消除，因?yàn)閮H僅在天電信號(hào)相關(guān)頻段內(nèi)的電磁信號(hào)被送入進(jìn)行后面處理和分析，這樣就壓縮了被分析數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)數(shù)量。
在中央評(píng)估單元最好存在通過評(píng)估大量相鄰測(cè)量站的測(cè)量數(shù)據(jù)來確定天電源位置的裝置，例如借助于群代數(shù)算法(Clusteralgorithmen)。這可實(shí)現(xiàn)在鄰近區(qū)域精確定位，因?yàn)樵谥T如雷電定位中使用的測(cè)向和傳播時(shí)間方法中在鄰近區(qū)域不可避免地出現(xiàn)的誤差被避免了。
在本發(fā)明特別優(yōu)良的方案中存在一個(gè)中央測(cè)向發(fā)射機(jī)，用以確定至少部分天電接收機(jī)的調(diào)準(zhǔn)。
在優(yōu)良的實(shí)施形式中天電接收機(jī)具有兩個(gè)水平的且相互正交定向的磁性VLF天線。這樣可以接收從任意方向來的垂直極化天電信號(hào)。此外長行程的垂直極化天電信號(hào)或者具有垂直極化分量的天電信號(hào)，即電場(chǎng)矢量垂直于地面而磁場(chǎng)矢量平行于地面的天電信號(hào)或天電信號(hào)分量通過比較在相互正交的水平磁性天線中接收到的信號(hào)來分析它的傳播方向。
在進(jìn)一步優(yōu)化的實(shí)施形式中至少部分測(cè)量站的接收機(jī)包含一個(gè)垂直定向的磁性VLF天線。這樣也能收集直接發(fā)生在此天電接收機(jī)上方的天電事件。
在進(jìn)一步優(yōu)化的實(shí)施形式中至少部分測(cè)量站的接收機(jī)包含一個(gè)偶極子天線，用以測(cè)量電場(chǎng)的一個(gè)分量，尤其是垂直分量。從這樣一個(gè)場(chǎng)分量的測(cè)量可導(dǎo)出更多的信息。尤其是電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度間的關(guān)系，例如它們相互間與距離有關(guān)的相移可以被分析。
特別是至少部分測(cè)量站中有一個(gè)具有接收長波廣播信號(hào)的廣播天線的寬帶VLF接收機(jī)。這樣除了大氣發(fā)射機(jī)外廣播發(fā)射機(jī)也能參與對(duì)大氣狀態(tài)的分析。以這些配置有寬帶廣播天線的測(cè)量站接收到的廣播信號(hào)可在中央評(píng)估單元中相互比較。由此比較可得到關(guān)于沿著廣播信號(hào)傳播路徑上大氣條件的推論。
在進(jìn)一步優(yōu)化的實(shí)施形式中測(cè)量站至少包含另一個(gè)測(cè)量值記錄儀用以收集另一個(gè)本地測(cè)量變量。這樣的本地測(cè)量變量可以例如是氣壓，溫度，傳導(dǎo)率，濕度，太陽照射或發(fā)生降雨。
在優(yōu)良的結(jié)構(gòu)中至少部分測(cè)量站包含一個(gè)用以收集其實(shí)時(shí)空間位置的測(cè)量系統(tǒng)。該測(cè)量系統(tǒng)可以是例如一個(gè)全球定位(GPS)測(cè)量系統(tǒng)。這樣就可以考慮使用地理位置不嚴(yán)格確定的測(cè)量站，例如海上測(cè)量站或氣象氣球中的測(cè)量站。
在本發(fā)明的優(yōu)良結(jié)構(gòu)中傳輸裝置是事件控制的，也就是說，僅當(dāng)測(cè)量站接收到一個(gè)事件，即一個(gè)天電信號(hào)時(shí)才進(jìn)行傳輸。這樣傳輸給評(píng)估單元的測(cè)量數(shù)據(jù)量及在處理單元中所需的計(jì)算開銷可縮減。
優(yōu)良的傳輸裝置是時(shí)間上可控激活的，這樣可以獲得全部測(cè)量站所收集的空間區(qū)域中大氣過程的時(shí)間上無間隙的描繪圖。
部分測(cè)量站可附加配備一個(gè)甚高頻(VHF)/超高頻(UHF)接收機(jī)用以測(cè)量高頻(HF)范圍內(nèi)的大氣作用。
在本發(fā)明特別優(yōu)良的結(jié)構(gòu)中至少部分測(cè)量站具有一個(gè)同類天電接收機(jī)陣列，這些接收機(jī)以規(guī)定的相互間距離，最好在1和20米間被設(shè)置。通過此措施可以簡(jiǎn)單地分開短作用距離的工程干擾信號(hào)和長作用距離的真實(shí)的天電信號(hào)，僅僅在所有天電接收機(jī)中一致出現(xiàn)的信號(hào)才被送去進(jìn)行后續(xù)處理。
下面借助附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。附圖中

圖1簡(jiǎn)要示出本發(fā)明的一個(gè)電磁測(cè)量系統(tǒng)，它具有多個(gè)分散在一個(gè)空間區(qū)域中的測(cè)量站。
圖2示出一個(gè)測(cè)量站的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，該測(cè)量站滿足在本發(fā)明電磁測(cè)量系統(tǒng)中使用的要求。
圖1在一個(gè)空間區(qū)域中設(shè)置了多個(gè)測(cè)量站2，4。在圖示例子中測(cè)量站2，4構(gòu)成一個(gè)正交的格狀網(wǎng)。然而測(cè)量站2，4不一定必須配置在一個(gè)這樣的正交格狀網(wǎng)中。在所示正交格狀網(wǎng)中對(duì)應(yīng)于格狀網(wǎng)的網(wǎng)格寬度的測(cè)量站2，4相互間的中間距離a小于50公里，在10公里與50公里之間為宜，最好約30公里，這樣保證能由至少一些相鄰的測(cè)量站2，4收集到短作用距離的天電信號(hào)。
每個(gè)測(cè)量站2，4具有一個(gè)傳輸裝置5，它將測(cè)量站2，4給出的，由天電信號(hào)或由必要時(shí)記錄的其它測(cè)量變量推導(dǎo)出的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒朐u(píng)估單元6。
固定位置的測(cè)向發(fā)射機(jī)8，例如Mainfingen的時(shí)標(biāo)發(fā)射機(jī)DCF77，用來監(jiān)視測(cè)量站2，4中的接收天線的調(diào)準(zhǔn)。
用方塊符號(hào)表示的測(cè)量站2與用圓圈符號(hào)表示的測(cè)量站4的區(qū)別在于，測(cè)量站2配置有一個(gè)天電接收機(jī)10a，它包含一個(gè)垂直安放的和兩個(gè)相互正交且水平安放的磁性天線110及112，114，例如鐵氧體天線或空氣線圈天線。測(cè)量站4則配有一個(gè)天電接收機(jī)10b，它僅包含兩個(gè)水平磁性VLF天線112，114并且用它不能測(cè)量垂直磁場(chǎng)分量。由測(cè)量站2組成的局部網(wǎng)不像由測(cè)量站4形成的局部網(wǎng)那樣有緊密的網(wǎng)格，因?yàn)橛商祀娊邮諜C(jī)10a附加接收的垂直磁場(chǎng)分量一般僅屬于那些天電事件，它們直接發(fā)生在相應(yīng)測(cè)量站2的上空大氣中，并且因此而已經(jīng)被相鄰的測(cè)量站的水平磁性VLF天線112，114所收集。
部分測(cè)量站2及4的天電接收機(jī)10a，10b還可配有一個(gè)垂直偶極子天線116，用于附加測(cè)量磁場(chǎng)的水平分量和電場(chǎng)的垂直分量。
每個(gè)測(cè)量站2，4配有一個(gè)處理單元11，在其中接收到的天電信號(hào)被處理為模擬或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后它通過傳輸裝置5，例如一個(gè)電話調(diào)制解調(diào)器或一個(gè)無線發(fā)射機(jī)，被傳送到中央評(píng)估單元6。該處理單元11在簡(jiǎn)單情況下可以僅由一個(gè)模擬運(yùn)算器，例如一個(gè)濾波器組成。
至少部分測(cè)量站2，4具有由同類天電接收機(jī)10a及10b構(gòu)成的直線形或矩陣形陣列來代替單個(gè)的天電接收機(jī)10a或10b，陣列中的天電接收機(jī)相互間距離約1至20米被設(shè)置。采用此措施可以簡(jiǎn)單地區(qū)分工程上產(chǎn)生的具有數(shù)米作用距離的VLF脈沖和具有數(shù)千米作用距離的真正的天電信號(hào)。
變型結(jié)構(gòu)的處理單元11可以對(duì)在一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器中數(shù)字化的天電信號(hào)在其傳送給中央評(píng)估單元6之前作進(jìn)一步的數(shù)字處理。
圖中用斷面線表示一個(gè)大氣事件E，例如產(chǎn)生的冷空氣前沿。在此冷空氣前沿發(fā)生有特征的放電過程，這是出現(xiàn)有特征的天電信號(hào)的原因。經(jīng)驗(yàn)表明，這種冷空氣前沿的出現(xiàn)首先導(dǎo)致相對(duì)長的波長的垂直極化天電信號(hào)。這樣借助于測(cè)量站2，4可以查明產(chǎn)生垂直極化天電信號(hào)的事件的位置x，其中原則上在兩個(gè)測(cè)量站2，4接收天電信號(hào)就足夠了。從測(cè)量站2，4接收到的，有關(guān)發(fā)生位置和現(xiàn)象描繪圖的被分析的天電信號(hào)使得預(yù)報(bào)在位置x處發(fā)現(xiàn)冷空氣前沿成為可能。在事件E，例中為冷空氣前沿，附近的測(cè)量站2用其垂直的VLF天線110還附加接收弱的水平極化天電信號(hào)，其信號(hào)分布，信號(hào)頻率和信號(hào)持續(xù)期使得推斷是否冷空氣前沿出現(xiàn)或正向前推進(jìn)成為可能。通過大量測(cè)量站2，4的全面分布可以得到關(guān)于天氣狀況的大量信息，這些信息可用作可靠的短期天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。這樣，利用本發(fā)明的裝置可以進(jìn)行精確預(yù)報(bào)，在半個(gè)小時(shí)至幾個(gè)小時(shí)的時(shí)段內(nèi)可精確預(yù)報(bào)在地點(diǎn)y出現(xiàn)冷空氣前沿。
然而通過測(cè)向確定天電信號(hào)的位置僅對(duì)長作用距離的天電信號(hào)是可能的。因此，短作用距離的天電信號(hào)的源位置確定是在中央評(píng)估單元6中通過借助于群代數(shù)算法評(píng)估相鄰測(cè)量站2，4接收到的脈沖率和功率密度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的。
圖2中測(cè)量站2具有至少一個(gè)配備有3付磁性VLF天線110，112，114的天電接收機(jī)10a以及一個(gè)附加的寬帶VLF接收機(jī)12，它具有一個(gè)水平的廣播天線120。此外，由圖可見天電接收機(jī)10a還配備有一付偶極子天線116。
天電接收機(jī)10a配備有一個(gè)信號(hào)處理電路14，例如它具有模擬濾波器，用于從工程干擾信號(hào)(工程信號(hào))中分離出天電信號(hào)。在變型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)中測(cè)量站2以陣列形式配備有多個(gè)天電接收機(jī)10a，像用點(diǎn)表示的那樣。通過此措施可以特別簡(jiǎn)單和可靠地從工程干擾信號(hào)中分離出天電信號(hào)。
VLF接收機(jī)12后接一個(gè)可控濾波器16，用它可將接收機(jī)調(diào)整到任何發(fā)射機(jī)上。此外VLF接收機(jī)12的廣播天線可通過信號(hào)處理器22被中央評(píng)估單元6遙控。
在測(cè)量站中還有一系列其它測(cè)量值記錄儀18，用它們來收集其它的本地測(cè)量變量，如溫度，氣壓，相對(duì)濕度，大氣的電傳導(dǎo)率。
信號(hào)處理電路14，可控濾波器16以及測(cè)量值記錄儀18的輸出連接到一個(gè)復(fù)用器20，它們的尋址輸入由信號(hào)處理器22控制，這樣在復(fù)用器20的輸出端每次僅出現(xiàn)當(dāng)時(shí)尋址輸入對(duì)應(yīng)的信號(hào)。在復(fù)用器20的輸出端出現(xiàn)的測(cè)量信號(hào)經(jīng)過一個(gè)模數(shù)變換器24送到信號(hào)處理器22中。
此外，天電接收機(jī)10a還配有一個(gè)發(fā)射機(jī)26，它發(fā)送由信號(hào)處理器22控制的規(guī)定的發(fā)送信號(hào)用于天電接收機(jī)10a自測(cè)。
在信號(hào)處理器22中對(duì)先后進(jìn)入的測(cè)量數(shù)據(jù)，特別是天電信號(hào)進(jìn)行分析。此分析可如此進(jìn)行利用可信度控制方法(Plausibilitaetsko ntrollen)將“非真實(shí)”的天電信號(hào)與“真實(shí)”的天電信號(hào)分離。例如在測(cè)量站具有多個(gè)天電接收機(jī)的情況下這可通過下述方法實(shí)現(xiàn)僅僅所有天電接收機(jī)同時(shí)接收到的信號(hào)才進(jìn)行后續(xù)處理。
在數(shù)字信號(hào)處理器22中還產(chǎn)生一個(gè)由天電信號(hào)導(dǎo)出的解釋信號(hào)，它可作為具有解釋天電信號(hào)的信息內(nèi)容的數(shù)據(jù)字，例如具有信息內(nèi)容“冷空氣前沿位于位置x”或“冷空氣前沿在測(cè)量站位置上形成”通過傳輸裝置5傳送到中央評(píng)估單元6。
用于數(shù)字信號(hào)處理的算法在信號(hào)處理器20中存儲(chǔ)在EPROM中并可通過傳輸裝置5中的調(diào)制解調(diào)器自由激活。這些算法例如在僅具有一個(gè)天電接收機(jī)的測(cè)量站中包括用以用數(shù)字技術(shù)分開天電信號(hào)和工程干擾信號(hào)的算法(鑒別器)，這些干擾信號(hào)可以是信號(hào)處理電路14的模擬濾波器沒有濾去的。
數(shù)字信號(hào)處理器22中存有用以分析天電信號(hào)的算法(分析器)。這個(gè)分析可如此進(jìn)行例如對(duì)諸如1分鐘的測(cè)量間隔這樣的固定的測(cè)量時(shí)間間隔中所有天電接收機(jī)相同的接收信號(hào)以規(guī)定的頻譜范圍，例如范圍1至10kHz，10至20kHz，20至30kHz，30至50kHz，50至100kHz，100至200kHz，200至500kHz進(jìn)行頻譜分析。此外，在頻譜范圍中的功率譜密度在相應(yīng)的時(shí)間間隔上積分并且確定在此時(shí)間間隔中的脈沖數(shù)。固定數(shù)量的(例如15個(gè))這樣的測(cè)量間隔被綜合為每個(gè)傳輸間隔，在此過程之后，得到的數(shù)據(jù)被傳送到中央評(píng)估單元6進(jìn)行進(jìn)一步處理和保存。
在信號(hào)處理器22中接收的天電信號(hào)還可被進(jìn)一步處理和分析可將信號(hào)歸到活動(dòng)性分級(jí)圖表中并且在傳輸間隔過程進(jìn)行之后僅需再傳輸活動(dòng)性等級(jí)。在測(cè)量間隔中的測(cè)量值的綜合按照已有典型模板來確定活動(dòng)性等級(jí)。
通過上述措施被傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)量顯著減小。
實(shí)施例中還存在一個(gè)UHF/VHF接收機(jī)28，用它可接收高頻范圍中普通電視發(fā)射機(jī)的電視傳輸信號(hào)。這使得借助于高頻范圍中的電磁信號(hào)補(bǔ)充分析和解釋天氣狀況成為可能。
此外在實(shí)施例所詳細(xì)說明的測(cè)量站中有一個(gè)收集實(shí)時(shí)空間位置的測(cè)量系統(tǒng)30，例如一個(gè)全球定位系統(tǒng)(GPS)接收系統(tǒng)，用它可確定測(cè)量站的實(shí)時(shí)位置。這在諸如非固定的測(cè)量站情況下是有益的。
符號(hào)表
權(quán)利要求
1.氣象電磁測(cè)量系統(tǒng)，它具有多個(gè)測(cè)量站(2，4)，它們?cè)诳臻g上分布于一個(gè)規(guī)定區(qū)域內(nèi)，并且每個(gè)測(cè)量站具有至少一個(gè)用于接收天電信號(hào)的天電接收機(jī)(10a，10b)和一個(gè)用于將每個(gè)測(cè)量站(2，4)中由天電信號(hào)導(dǎo)出的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y(cè)量站(2，4)對(duì)應(yīng)的中央評(píng)估單元(6)的傳輸裝置(5)，其中相鄰測(cè)量站(2，4)的中間距離(a)小于50公里，以全面收集短作用距離的天電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，中間距離(a)小于30公里。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量站(2，4)中具有一個(gè)用于由接收到的天電信號(hào)推導(dǎo)出測(cè)量數(shù)據(jù)的處理單元(11)。
4.如權(quán)利要求3所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，處理單元(11)具有一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(22)，用以處理接收到的天電信號(hào)，在它前面接有一個(gè)模/數(shù)變換器(24)。
5.如權(quán)利要求4所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，具有用以對(duì)天電信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的數(shù)字信號(hào)處理器(22)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，具有用以對(duì)相繼的天電信號(hào)進(jìn)行時(shí)序分析的信號(hào)處理器(22)。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，具有借助于規(guī)定的判斷準(zhǔn)則評(píng)判已分析的天電信號(hào)的信號(hào)處理器(22)。
8.如權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在信號(hào)處理器(22)中分析天電信號(hào)所需要的軟件是由中央評(píng)估單元(6)遠(yuǎn)距離管理的。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，具有分離天電信號(hào)和工程干擾信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理器(22)。
10.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，具有至少一個(gè)磁性甚低頻天線(110，112，114)的天電接收機(jī)(10a，10b)后接一個(gè)具有一個(gè)模擬濾波器的信號(hào)處理電路(14)。
11.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，中央評(píng)估單元(6)包含通過評(píng)估至少鄰近的測(cè)量站(2，4)的測(cè)量數(shù)據(jù)來確定天電源的位置的裝置。
12.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，具有一個(gè)用以確定天電接收機(jī)(10a，10b)調(diào)準(zhǔn)的中心測(cè)向發(fā)射機(jī)(8)。
13.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，天電接收機(jī)(10a，10b)具有兩個(gè)水平的且相互正交的磁性甚低頻天線(112，114)。
14.如權(quán)利要求13所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，至少部分測(cè)量站(2)中的天電接收機(jī)(10a)具有一個(gè)垂直定向的磁性甚低頻天線(110)。
15.如權(quán)利要求13或14所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，至少部分測(cè)量站(2，4)中的天電接收機(jī)(10a，10b)具有一個(gè)偶極子天線(116)，用以測(cè)量電場(chǎng)的一個(gè)分量。
16.如權(quán)利要求15所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，具有一個(gè)用于測(cè)量電場(chǎng)的垂直分量的偶極子天線(116)。
17.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，至少部分測(cè)量站(2，4)中具有一個(gè)寬帶的甚低頻接收機(jī)(12)，它具有一個(gè)廣播天線(120)并用以接收長波廣播信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，存在一個(gè)中心的測(cè)向發(fā)射機(jī)(8)，用于監(jiān)視廣播天線(120)的調(diào)準(zhǔn)。
19.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量站(2，4)至少包含一個(gè)另外的測(cè)量值記錄儀(18)，用于收集其它的本地測(cè)量變量。
20.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量站(2，4)包含一個(gè)用于測(cè)試天電接收機(jī)(10a，10b)的自測(cè)裝置(26)。
21.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，至少部分測(cè)量站(2，4)包含一個(gè)用于收集其實(shí)時(shí)空間位置的測(cè)量系統(tǒng)(30)。
22.如以上所有權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，傳輸裝置(5)是事件可激活的。
23.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，傳輸裝置(5)是時(shí)間控制可激活的。
24.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，至少部分測(cè)量站(2，4)具有一個(gè)超高頻/甚高頻接收機(jī)(28)。
25.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，至少部分測(cè)量站(2，4)具有同類天電接收機(jī)(10a，10b)的陣列，這些接收機(jī)以規(guī)定的相互距離排列。
26.如權(quán)利要求25所述的電磁測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量站(2，4)中天電接收機(jī)(10a，10b)的距離在1至20米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣象電磁測(cè)量系統(tǒng),它具有多個(gè)測(cè)量站(2,4),它們?cè)诳臻g上分布于一個(gè)規(guī)定區(qū)域內(nèi)。每個(gè)測(cè)量站(2,4)具有至少一個(gè)用于接收天電信號(hào)的天電接收機(jī)(10a,10b)和一個(gè)用于將測(cè)量站(2,4)中由天電信號(hào)導(dǎo)出的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y(cè)量站(2,4)對(duì)應(yīng)的中央評(píng)估單元(6)的傳輸裝置(5),其中相鄰測(cè)量站(2,4)的中間距離(a)小于50公里,以全面收集短作用距離的天電信號(hào)。
文檔編號(hào)G01S13/95GK1266498SQ98806250
公開日2000年9月13日 申請(qǐng)日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月15日
發(fā)明者邁克爾·J·帕布斯特, 邁克爾·蓋斯勒, 格萊戈·布格拉 申請(qǐng)人:斯菲里克斯測(cè)量和分析技術(shù)有限公司