CN1646928A - 闪电探测和数据获得系统 - Google Patents

Abstract

一种闪电探测和数据获得系统。利用众多可编程的遥感器来检测云层对地面的和IC的雷击。雷击的模拟表达被转换成数字信号。数字信号依照使用者可改变的判据被分类。分类的数字信号被压缩并且被任选的抽取十分之一。压缩的信息被传送到中心位置，在那里它被解压缩并且被用来建立检测到的雷击的位置、幅度和移动路径的相关关系。

Description

闪电探测和数据获得系统

本发明的现有技术

本发明涉及闪电探测和数据获得系统，具体地说，涉及提供连续的闪电探测并且为了虑及使用者可选择评估判据可编程的系统。

闪电探测和数据获得系统被用来检测发生和确定闪电放电的位置和搜集关于放电的其它数据。在传统的闪电探测系统中，众多的传感器被隔开数十到数百千米放置以便远程检测闪电放电的电场和磁场。这样的放电可能在云层和地面之间(“CG”)或在云层间部(“IC”)。来自传感器的信息被传输到完成传感器数据分析的中心位置。通常，至少放电的发生时间和位置是依据众多传感器提供的数据确定的。

闪电探测的遥感器和数据获得系统通常检测CG和IC两者的由许多放电组成的雷电闪光的电场和磁场。能够区分两种类型的闪光往往是重要的。为此目的，遥感器经常注视来自闪电放电的低频(“LF”)和超低频(“VLF”)的发射。LF和VLF(“LF/VLF”)检测器产生的电信号在产生放电电磁场的波形表达的分析之前原本是综合的，因为天线固有地响应场的时间导数。任一为了区别CG和IC放电而对要么代表电场要么代表磁场的电信号进行分析被称为完成波形分析。有几种用来区分CG和IC事件的判据。用来区分LF和VLF两个波段中的闪电信号一种众所周知的方法是考察从有代表性的信号的峰值到它跨越零振幅参考点的瞬间经过的时间。这被称为峰到零的(“PTZ”)分析法。比较短的PTZ时间是IC放电已经发生的好指示。另一种众所周知的区分方法被称为双极测试，其中有代表性的信号是针对第一个峰和后来的峰值大于第一个峰的预定片断的极性相反的峰进行考核的。这样发生的事件是IC放电的另一种好指示。另一种用于IC放电的测试是在有代表性的信号中大于最初的峰的相同极性的后续峰的出现。这被放在这一事实的基础上那一些IC放电在后来的较大的和较慢的脉冲之前有许多小的和快速的超前电磁脉冲。在缺乏这样的指出放电是IC放电的判据时，通常假定它是CG放电。即使在运用全部的为区分CG和IC事件的判据的情况下，一些事件仍然被错误地分类。

闪电探测的替代方法是监视来自闪电放电的特高频(“VHF”)辐射。然而，VHF检测系统必须能够以极高的数据率处理信息，因为VHF脉冲发射在IC闪电中每隔大约十分之一毫秒发生一次。此外，VHF系统只能探测传感器直视的闪电事件。一个这样的系统当前在佛罗里达州肯尼迪空间中心供NASA使用。然而，这个系统因为它使用实时的微波通信系统进一步受传感器和中央分析器之间的视线限制。此外，在NASA使用的VHF系统已证明安装和维修是费用高昂的。

先前用来检测低频电场信号的闪电探测和数据获得系统是围绕着寻找到达时间和地磁方向的双位置法和时域励磁波形分析的组合设计的。在大多数这样的系统中，传感器以模拟器件为主。在闪电传感器中使用模拟器件需要利用“跟踪和保持”电路来检测预选事件、捕获有代表性的信号和完成关于它的波形分析。由于在这些“跟踪和保持”电路中延迟周期的积累。这些传感器有大的“重新装备”时间，即“静寂时间”，在此期间传感器不记录后来的闪电事件。即使实质上数字化的更现代的闪电探测和数据获得系统也有一些静寂时间。例如，在一些这样的系统中传感器有5到10毫秒的“静寂时间”，即使最新的数字传感器也有高达1毫秒的“静寂时间”。后者只能检测IC闪电放电的有限的片断。这部分地归因于若干IC闪电放电可能在一毫秒之中发生这一事实。然而，CG雷电闪光倾向于有个别放电之间时间周期较长的为数不多的放电。如果前一代传感器是为监视CG和IC两者的电场信号设计的，相当大一部分时间被占用，从而在损害记录CG事件的情况下处理IC放电事件。与传感器的静寂和TOA定位法相关联的另一方面是在保证多个遥感器将响应同一IC闪电事件方面的不可靠性。由于电磁波当它们在地球上长距离移动的时候遭受的衰减，远程的小振幅事件变得难以检测。如果不同的传感器产生来自不同事件的到达时间信息，计算出来的放电位置将有相当大的误差。

在LF/VLF频率下操作的模拟传感器难以对CG和IC闪电放电两者调谐。CG场信号的中值振幅大约比IC场信号的中值振幅大一个数量级。为了检测IC事件优化这些传感器之一的增益往往使传感器由于附近的CG闪电放电能量高得多而饱和。所以，为了适应两种类型的场信号而调整增益是习惯的，从而降低了传感器检测IC事件的能力。因为远处的IC闪电放电由于在地面上移动被衰减，所以它们变得难以从背景环境噪声中辨别出来。

为了以适时的方式把有用的信息提供给闪电探测系统，必须存在把传感器信息传输到中心位置的方法。这个中心位置必须收集来自许多遥感器的信息，然后使之相关，以便确定闪电放电的位置、幅度和发生时间。现有的探测系统通常有低-带宽通信系统，从而限制传感器能够传输到中央分析器的信息的数量。在许多现有的闪电探测网络中，传感器是通过通常为每秒2400到9600比特的低速电话调制解调器4连接到中心位置上。过去，这种通信限制并非是非常关键的，因为前一代模拟传感器的长静寂时间限制可能被收集和传送到中央分析器的信息数量。

一旦传感器信息到达中心位置，它必须进行分析。来自每个传感器的信息与从其它的传感器引入的信息进行比较。这种相关处理试图查找与确定闪电放电的位置、幅度和发生时间相对应的数据。然而，当前的相关技术不足以当每次放电之间的时间比传感器之间的传输时间短一个数量级以上的时候处理大量的信息。事实上，如果闪电探测系统采用先进的技术来发射和接收日渐增加的信息量，当前的中央分析器将无法用当前的相关技术有效地处理信息。

闪电探测和数据获得系统的技术发展水平通常部分地用一些专利表达。首先，Krider等人的美国专利第4,198,599和4,245,190号描述门控的宽带地磁方向判定传感器网络。这些传感器在CG雷电闪光中对回程是敏感的。在美国专利第4,198,599号中，辨别和分类是通过考核时域励磁波形的形状完成的。短暂的上升时间(从阈值到峰值的时间)导致有代表性的信号在进移动一步分析的时候被放进模拟跟踪和保持电路。这些传感器是这样设计的，其中最感兴趣的是CG放电。任何检测到的IC闪电放电都被丢弃。然而，满足短暂的上升时间判据和事件持续时间的简单测试的CG事件和IC事件两者都导致相当长的传感器静寂时间。

其次，Bent等人的美国专利第4,543,580和4,792,806号揭示测量电场信号的TOA和使用这个信息确定闪电位置的传感器的网络。这些传感器不区分IC放电和CG放电。然而，这些传感器作为Krider专利的地磁方向传感器仍然存在类似的静寂时间问题。当许多IC放电脉冲在短暂的时间里发生的时候不能保证多个传感器将响应同一IC放电事件。

感兴趣的另一个专利是Markson等人的美国专利第6,246,367号，其中闪电探测系统利用模/数转换器(“ADC”)来提供有代表性的场信号的连续处理。这消除前一代传感器固有的静寂时间问题。Markson描述用双极的比较仪来区分在CG或IC闪光中被推断为第一宽带辐射脉冲的特定脉冲的正极性形式和负极性形式。Markson也使用数据相关处理和到达时间差异定位法。Markson明确地使用高通滤波器来阻断有代表性的场信号中对于检测闪光中最初的脉冲并非必定有用的大多数的低频分量。Markson专利的局限性是专门供HF频率范围使用以及仅仅对每次闪光中的第一脉冲进行探测和处理。

因此，需要在几个方面改进闪电探测和数据获得系统。首先，需要改进信号调节方法。CG事件由于信道长度和在CG回程期间流动的电流的数量在正常情况下通常在LF下比IC事件大一个数量级。如同先前提及的那样，逐渐增加增益，或等同地逐渐减少事件阈值，导致使模拟探测和评估系统饱和的CG事件或提取相当大的噪声。逐渐减少增益，或等同地逐渐增加事件阈值，导致掩盖IC事件的低效率检测。需要在消除不想要的噪声分量的同时减少在CG和IC信号之间的这个幅度差异的影响。电场天线和磁场天线两者引起关注的方面是它们产生与它们检测到的电磁场的时间导数成比例的信号。这些微分天线实际上减少在IC和CG的有代表性的微分信号之间的幅度差异。然而，当代的传感器不利用天线本身降低动态范围要求这一事实总是利用积分法把微分场信号转换成代表电磁场的信号。此外，需要改进用来区分闪电类型的分类方法。

在工业方面另一种需要是用新的或不同的波形分析技术给遥感器编程的能力。另外，需要改进数据压缩和数据十选一技术，以适应更多的IC和CG信息。此外，为了操控日渐增加的信息处理率，新的数据相关技术也是需要的。这些相关技术需要处理到达时间信息和方向信息两者。

因此，需要一种将新的信号调节方法、使用者可改变事件分类的系统、新的数据压缩方法和新的数据相关技术合并有效地检测CG和IC事件和确定它们的位置、幅度和发生时间的完整的闪电探测和数据获得系统。

本发明的概述

本发明通过利用众多部署在不同的地理位置的可编程的遥感器(RPS)对关于CG和IC闪电放电两者的信息进行检测、分类、打包并以压缩形式传输来满足上述的需要。为了确定闪电放电的位置、幅度和发生时间，信息在解压缩和建立相关关系的中央分析器位置被收集在一起。使用为检测来自闪电放电的电磁场信号和产生有代表性的导数场信号而设计的天线。导数信号具有减少CG和IC场信号之间的振幅差距的优势。滤波器被用来在信号的主要分量尚未积分的情况下通过在丢弃高频噪声的同时允许微分信号的低频部分通过提高信噪比。非线性放大通过把较高的放大倍数提供给振幅较低的信号进一步减少CG和IC信号之间的振幅差距。然后，经过放大的信号用ADC进行处理，以便将经过放大的微分信号转换成数字表达。这种转换允许以数字形式处理和储存信号。然后，用数字处理器将数字表达积分，以便提供代表电场或磁场的信号。数字化的微分场信号和代表场本身的数字信号被数字处理器用来将闪电事件分类为CG事件或IC事件。与数字存储器耦合的模/数转换器允许连续地探测和评估闪电放电，这消除了在前一代闪电探测系统中固有的“静寂时间”。

本发明采用新颖的数据压缩过程在低带宽的通信通道上传输数据。许多代表闪电放电的数字信号脉冲在脉冲序列中被集合在一起。最大脉冲被指定为参考脉冲和它的振幅、时间和方向(如果可用)被包括在数据记录之中。脉冲序列中的其它脉冲是用参考脉冲的分数振幅和相对于前一个或后一个脉冲时间的计时印记表达的。这大大减少为了精确地定义在脉冲序列中全部的脉冲必须传输的信息。如果被传输的信息量仍然超过与相关联的通信信道的带宽，那么在闪电探测系统中的RPS传感器能为了传输信息的同步部分被这样编程，以致所有的传感器将报告关于同一闪电事件的信息。

一旦被中央分析器接收，该信息就被拆开，原始脉冲的振幅、时间和方向(如果可用)信息就被重建。被拆开的脉冲信息被用来建立来自众多传感器位置的雷击信息的相关关系。这个信息被用来确定闪电放电的幅度、位置和发生时间。

因此，本发明的主要目的是提供新颖的和改进的闪电探测和数据获得系统和方法。

本发明的另一个目的是提供区分CG和IC闪电事件的能力得到提高的闪电探测和数据获得系统和方法。

本发明进一步的目的是提供减少在CG和IC闪电之间代表场信号的振幅差距的闪电探测和数据获得系统。

本发明的附加目的是提供能连续地检测和处理闪电放电引起的电磁场信号的闪电探测和数据获得系统和方法。

本发明的又一个目的是提供适合压缩、十选一和传输闪电电磁场信号的数字表达的闪电探测和数据获得系统和方法。

本发明更进一步的目的是提供适合用来自众多可编程的遥感器的信息的得到改善的相关关系来确定雷击的位置、幅度和发生时间的闪电探测和数据获得系统和方法。

本发明再进一步的目的是提供传感器的配置可以通过远程访问被设定或变更的闪电探测和数据获得系统。

本发明的上述的和其它的目的、特性和优势在结合附图考虑下面的本发明的详细描述之时将变得更容易理解。

附图简要说明

图1依照本发明举例说明用来获得关于云层对地面的和云层间的放电的数据的可仿效的系统的实际安排。

图2举例说明云层对地面放电产生的典型的LF/VLF励磁波形和相应的时间导数波形。

图3举例说明IC放电产生的典型的LF/VLF励磁波形和相应的时间导数波形。

图4展示云层对地面放电和IC放电的距离标准化的信号振幅分布的凭经验推演的累积分布。

图5是依照本发明的闪电探测和数据获得系统的优选实施方案的功能方框图。

图6是依照本发明的闪电探测和数据获得系统的优选实施方案的结构方框图。

图7是依照本发明的天线滤波器网络的方框图。

图8是图7的天线滤波器网络的两个可仿效的频率响应图。

图9是两个非线性放大器的增益图。

图10A-1OH是依照本发明用于个别闪电放电脉冲的检测和数据获得方法的优选实施方案的操作流程图。

图11展示依照本发明的数字滤波器对代表场的时间导数的信号的数值积分的时域响应。

图12展示依照本发明的数字滤波器对代表场的时间导数的信号的数值积分的频域响应。

图13举例说明用依照本发明的系统完成的关于普通的励磁波形的分析。

图14是举例说明依照本发明将个别的脉冲编组形成脉冲序列的过程的流程图。

图15是举例说明“预触发限制因素(pre-trigger kibosh)”测试的流程图。

图16是描绘累积地形成脉冲序列的六个电磁脉冲的时间和振幅的表格。

图17是展示图16的第一个脉冲的十进制的和十六进制的表达的表格。

图18举例说明依照本发明被压缩的图16的最大脉冲的二进制的和十六进制的表达。

图19举例说明与图16的脉冲序列的最大脉冲不同的全部脉冲的二进制的和十六进制的表达。

图20A-20D是依照本发明举例说明压缩过程的流程图。

图21A-21C是依照本发明举例说明解压缩过程的流程图。

图22是描绘通过图21A-21C的解压缩过程重建的电磁脉冲到达不同的可编程的遥感器的时间表。

图23是依照本发明将图22的脉冲按振幅和传感器位置分类的表格。

图24是依照本发明描绘相关过程的时间调整图。

本发明的详细描述

参照图1，它举例说明闪电探测和数据获得系统10的优选实施方案。可编程的遥感器(“RPS”)12是隔开数十到数百千米分布的。遥感器被用来检测作为CG闪电14或IC闪电16由来自云层22的闪电放电产生的电磁场。通信链路18允许遥感器12把信息发送到用来确定闪电放电的位置、幅度和发生时间的中央分析器20。

CG闪电放电通常在幅度方面比在VLF/LF频率范围中的IC事件大十倍。为了防止遥感器12的模拟分量饱和，提供用来减少CG有代表性的信号和IC有代表性的信号之间的振幅差距的装置。传感器12也拥有用来提高有代表性的信号的信噪比的装置。此外，传感器12把有代表性的模拟信号转换成随后按CG闪电或IC闪电分类的数字信号。一旦信号已被分类，传感器确定各组信号是否及时地靠在一起足以被看作是脉冲序列。就这样的脉冲序列而言，传感器把信号信息打包形成被压缩的数据字并且把数据字传输到中央分析器20。孤立的脉冲是与较丰富的一组表征特性一起单独传输的。如果通信链路不足以运送所有的信息，那么遥感器12将信息选取十分之一，只发送信息的同步部分。

中央分析器20被用来接收从遥感器12发送的数据字并且将这些数据字解压缩，以便获得闪电放电信息。采用相关技术，使用来自众多传感器12的信息来确定闪电放电14、16的幅度、位置、和发生时间。

雷电闪光发生在极性相反的电荷积聚之间。雷电闪光当电荷积聚之间的空气被电离的时候开始有小的击穿事件，从而形成传导通道。在CG闪光中，一旦通道已在云层和地面之间形成，大量的电流就在云层和地面之间流动。携带这些大电流的放电被称为回程。有代表性的CG雷电闪光将有四个回程。这些雷击通常间隔数十毫秒。CG雷击产生的场的波形30被展示在图2中。这张图举例说明电磁脉冲有第一个负波峰32、第一个负波谷34、第二个负波峰36、零交点38、第一个正波峰40、第一个正波谷42和第二正波峰44。第二信号46展示用对场的时间导数敏感的天线12检测之后代表励磁波的电信号。

在IC闪光中放电的次数比在CG闪光中雷击的次数大大约十倍。另一方面，CG闪电雷击引起的电磁场的中值振幅比IC放电引起的大大约十倍。在IC放电中脉冲之间的时间间隔也比CG闪电的小得多。结果是IC放电往往作为脉冲序列发生。最大振幅电磁场脉冲通常发生在这些脉冲序列中间。IC放电产生的场的波形50被展示在图3中。这张图举例说明由许多明显的脉冲52和一些小的到中等的脉冲54构成的电磁场脉冲序列。第二信号波形56展示用(微分)天线12检测之后代表场的时间导数的电信号。

图4展示IC和CG放电的距离标准化的信号振幅的凭经验确定的累积分布。距离标准化导致与传感器和放电之间的实际距离无关的信号振幅数值。在图4中第一条曲线70是CG事件的距离标准化的表达。该范围是用距离标准化到距传感器位置100千米的LLP单位表示的信号强度。参照第一条曲线70，50％的CG闪电事件具有大于120LLPU的振幅，50％在120LLPU以下。大约80％CG事件具有小于180LLPU的振幅，20％大于180LLPU。第二条曲线72表示在IC闪光内大的显著的放电的距离标准化的分布，而第三条曲线74举例说明所有IC放电的距离标准化的分布。全部IC事件的大约70％小于1LLP。这个振幅差距需要新颖的闪电探测和处理方法，如果CG和IC事件两者在LF/VLF频率范围内是用同一传感器检测的。

翻到图5，方框图举例说明依照本发明的闪电探测和数据获得系统的各个功能方面。微分天线92被用来检测闪电放电产生的电场或磁场。天线92输出代表检测到的励磁波的模拟信号(“电检测信号”)并且把它发送到可编程的遥感器94。遥感器94的第一级是用来减少CG有代表性的信号和IC有代表性的信号之间的振幅差距、减少噪声和把经过调节的电检测信号转换成数字表达的信号调节电路96。一旦有代表性的信号已经过调节，它就被传送到事件分类级98，在那里有代表性的数字信号被评估，以确定电磁场引起什么类型的事件(CG放电或IC放电)。遥感器能够根据使用者可选择的判据编程，从而导致只有感兴趣的信号被积聚。积聚起来的感兴趣的信号用数据压缩软件100进行处理。如有必要，它们还用数据选取级102进行处理，然后使用任何数字数据传输方法传输到中央分析器104。中央分析器利用数据解压缩105和数据相关106以及跟在后面的位置确定108来确定闪电事件的幅度、位置和发生时间。

参照图6，它举例说明可编程的遥感器110的优选实施方案的结构方框图。模拟前端112接受来自电磁天线的有代表性的模拟信号，用滤波器和放大部件124给有代表性的信号滤波并且用交叉点开关126将有代表性的信号传送到ADC114和振幅比较仪128。比较仪128被用来确定有代表性的模拟信号的振幅是否超过先前确定的数值，从而指出“脉冲”的起点。在确定脉冲已开始之时，全球定位系统(“GPS”)装置130被用来提供储存在现场可编程的门阵列(“FPGA”)116中的时间标记先入先出(“FIFO”)132中的计时印记。ADC114被用来将交叉点开关126的信号连续地数字化。ADC产生以20MHz采样的分辨率为12位的数字信号。数字信号被送到在前面提及的FPGA116内部的数字加法器134。加法器134被用来把四个一组的数字样本相加，从而产生分辨率为14位的5MHz样本。这些14位的数字样本被放在FPGA116中的信号FIFO136中。FPGA提供的时钟信号被用来控制数字样本从信号FIFO136到驻留在同步的动态随机存储器装置(“SD-RAM”)120中的环缓冲器138的流动。对环缓冲器138的访问经由动态存储器存取控制器(“DMA”)140【数字信号处理器(“DSP”)118的一部分】发生。DMA控制器140还把事件计时印记从FPGA116中的时间标记FIFO132转移到SD-RAM120中的时间标记缓冲器142。在DSP118中固有的中央处理器(CPU)144被用来评估储存在环缓冲器138中的数据和储存在时间标记缓冲器142中的计时印记信息。代表感兴趣的信号的数据被放在SD-RAM120中的结果缓冲器146中。然后，信息经过DSP/PC接口148被传送到主机个人电脑122，在那里它被打包以便传输。

可编程的遥感器110的信号调节和分类方面在下文中将被提出，并且用图7、8、9和图10A-1OH中的流程图予以举例说明。

模拟信号处理

天线滤波器网络300的基本成分被展示在图7中。天线301把微分信号提供给低通滤波器302(四级以上的)和高通滤波器304。滤波器后面是非必选的非线性放大级306。电场和磁场天线两者产生取决于它们监视的场信号的时间导数的信号。因此，这个天线301被称为微分天线。天线301的这种微分特性是重要的，因为业已发现计算电磁信号的微分将CG和IC有代表性的信号之间的振幅差距减少2到4倍。前一代闪电探测系统没有利用这个天线特性。事实上，大多数闪电探测系统将天线输出积分，以获得电磁场的真实表达。

四级低通滤波器302被用来提供对微分信号好的瞬态响应。低通滤波器302的输出被送到截止频率大约为300Hz的高通滤波器304。这个滤波器的目的是消除任何可能的人为信号，例如，50/60Hz输电线噪声。在这两个滤波器之间的频率范围，不施加滤波。这保护感兴趣的信号所在波段中的微分信号的性质。

滤波器的这种调谐有效地创造一种可调谐的有漏隙的模拟积分器，以允许0.5-1MHz以下的频率通过，不被积分。本发明的非必选部分是使用非线性放大器306进一步减少有代表性的CG和IC信号之间的振幅差距。图8的第一条曲线310展示在优选实施方案中包括微分天线的有漏隙的滤波器网络的频率响应。第二条曲线312举例说明该有漏隙的滤波器网络的频率响应，其中时间常数已被调整到消除过多的人为射频噪声。

优选实施方案的非线性放大器306不成比例地比高振幅信号更多地放大低振幅信号。非常适合这种应用的两种类型非线性放大器是对数放大器和分段线性放大器。这两种放大器能将CG和IC信号之间的振幅差距减少12-24分贝。图9举例说明这些非线性放大器的输入输出特性。第一条曲线330展示对数放大器的响应，而第二条曲线332举例说明分段线性放大器的响应。

参照图10A，有代表性的微分模拟信号是从图5的天线92接收的。步骤150和151是低通滤波，这对于消除来自有代表性的信号的高频噪声是必要的，随后是用来消除输电线噪声的高通滤波。非必选的非线性放大152被用来不成比例地比高振幅信号更多地放大低振幅信号，从而减少CG和IC信号之间的振幅差距。

收集数据

在图10A中的非线性放大152之后，使用交叉点开关154，把模拟信息送去与阈值比较156和数字化162。如果有代表性的信号超过预定的振幅数值，在步骤158中使用图6的GPS装置130建立“横越阈值时间”并且每逢步骤160都把它放进时间标记FIFO132。与阈值比较156同时，12位分辨率的连续数字化162以20MHz的速率发生在图6的ADC114中。在LF/VLF传感器中，使用FPGA116的数字加法器134在步骤166中将每四个样本加在一起。结果(14位分辨率的5MHz数据样本流)每逢步骤168都被储存在FPGA116的信号FIFO136中。在这些样本到达终点之前通过FIFO136移动这些样本的过程是用步骤170表示的。FPGA116提供的控制逻辑和DMA控制器140被用来控制数字样本从信号FIFO136到SD-RAM120的环缓冲器的流动；这是用图10B的步骤172表示的。在环缓冲器之内的数据样本的地址中暗示的是到数分之一秒的计时印记。在DSP118中独立的时钟信号被用来调节每逢步骤174从环缓冲器138读进DSP的CPU144的数据样本。在实践中，在步骤172进入环缓冲器的数据的转移总是领先(及时)在步骤174数据从环缓冲器里进入DSPCPU的转移几个样本。这个时滞在图10B中用“未来缓冲器”173图解地表示，以便用符号表示这个滞后允许DSP在步骤176检查在当前正在检查的样本的任一边的几个样本。步骤178把来自时间标记缓冲器142的下一个计时印记提供给CPU144。步骤176是确定当前的数据样本是否发生在用计时印记指出的横越阈值时间之时或之后。如果是这样，步骤180被用来确定数字化的信号的振幅是否低于为事件结束建立的阈值。如果是这样，产生以步骤178重新得到的计时印记为起点的脉冲的事件被认为已结束，即，脉冲结束。步骤182被用来使时间标记缓冲器前进到下一个感兴趣的事件并且进入脉冲分类，步骤184。如果步骤180的结果是脉冲未被认为完成而且我们恰好正在启动脉冲，那么步骤186和188被用来查找在当前脉冲之内绝对幅度在噪声水平以上的第一个数据样本的时间。这个时间与在步骤178中重新得到的计时印记不一样，因为该计时印记是当前脉冲超过预定的阈值幅度(设定高于噪声最低限度)之后唯一被记录的。

步骤189和190被用来通过将当前的数据值与先前全部数据值的加权的总和在数字上相加产生有代表性的场信号，在这里加权是样本年龄的函数。这个处理构成在感兴趣的波段使用已传送到这个点的微分场信号重建场信号的数值积分器。图11展示依照本发明数值积分器的时域响应314。图12展示依照本发明数值积分器的频域响应316。在图10C的步骤192完成之时，数据样本有三个组成部分：计时印记。导数场信号的数值，和有代表性的场信号本身的数值。数值积分之后代表整个场脉冲293的信号是在图13中举例说明的。

峰、谷和零交点的确定

步骤194和196被用来在有代表性的场信号通过搜索适合零交点的导数信号寻找峰和谷。在实践中，微分信号将包括一些噪声而且将需要进行平滑处理(数字滤波器)193，以便保持显著的峰和谷，而不将时间导数中所有的小的高频符号改变标成场信号中有意义的峰和谷。在优选实施方案中，这种平滑处理将涉及在当前样本任一边的几个样本。有代表性的场信号293的第一个峰294、第一谷295、第二个峰296和零交点297被展示在图13中。在当前脉冲中峰的数目是在步骤200记录的。按照步骤202，如果代表场的信号已改变极性，那么零交点时间是在步骤204记录的，而计数器在图10D的步骤206中被加1。一旦数据样本已对峰、谷和零交点时间进行测试，下一个数据样本就在图10D的步骤208中被读进DSP的CPU144，而处理回到图10B的步骤174。

在图10A、10B、10C和10D中举例说明的处理步骤被用来检测感兴趣的信号和收集信息。明确地说，在步骤208结束之时，下列信息已被确定：(1)在有代表性的场信号的当前脉冲中峰的数目；(2)在当前脉冲中谷的数目；(3)当前脉冲中每个峰和谷的时间和振幅；(4)在当前脉冲中零交点的数目和时间。

脉冲分类

一旦脉冲在图10B的步骤180被确定已终止，那么处理开始从图10E的步骤184向步骤242进行，在那里脉冲分类开始。脉冲分类是通过在步骤244中建立用于脉冲作为IC事件的默认值开始的。总的脉冲持续时间是在步骤246中评估的。如果脉冲在持续时间方面太短或在脉冲之内任何峰的最大振幅太小，那么该事件被假定是噪声并且在步骤248被丢弃，零交点、峰和谷的计数在步骤250被归零，于是处理回到图10B的步骤174。如果脉冲有充分的持续时间，那么在步骤252对它进行过多的零交点数目的评估。太多的零交点是噪声的另一个指示，在这种情况下该脉冲在步骤248被丢弃，而且处理回到图10B的步骤174。新颖的脉冲分类处理是用步骤256举例说明的，在那里对脉冲从第一极性的最大峰到相反极性的最大峰进行针对短时间的评估。这个测试的结果必须被暂时保存(步骤257和258)，因为在这个测试之后全部的脉冲将在图10F的步骤260开始进行双极振幅比测试。这个脉冲分类参数是用第一个峰294和第二个峰296之间的时间给出的。在这些峰之间时间差短的脉冲被分类为IC脉冲或前导脉冲。

双极振幅比测试

步骤260被用来确定任何后来的相反极性的峰(图13的299)的最大值是否大于初始极性的最大峰294的某个预定分数。如果相反极性的峰的时差是短暂的(图10E的步骤256)，那么双极振幅比区分双极IC放电脉冲和倾向于几乎呈单极的前导脉冲。因此，在步骤260之后，相反极性的峰的时间测试结果必须被检查(步骤261、263)。如果双极振幅比260大，而且相反极性峰时间结果是真实的(步骤263)，那么脉冲被归类为双极IC脉冲(步骤265)。如果双极振幅比小，而且相反极性峰时间结果是真实的(步骤261)，那么脉冲被归类为前导造成的(步骤264)。在优选实施方案中，前导脉冲被看作是特殊的IC放电脉冲事件。在步骤264和265之后，没有进一步的测试是必需的，而且在图10H的步骤284保存IC放电脉冲信息267。另一方面，如果双极的振幅比大，而且相反极性的峰的时间结果是虚假的(步骤263)，脉冲在步骤270被归类为远处CG雷击造成的。最后，如果双极的振幅比小，而且相反极性的峰的时间结果是虚假的(步骤261)，脉冲在步骤268被归类为(不远的)CG回程造成的。无论哪种事件，脉冲分类在步骤271继续。非必选地，如果分类被用来排除IC放电，脉冲可以在步骤266被丢弃，而处理回到图10B的步骤174。

峰到零测试

第一个峰到零点的时间是在图10F的步骤271评估的。如果图13的峰到零的时间298在持续时间方面比较长，脉冲保持它的分类为CG事件。如果从峰到零的时间298是短暂的，那么脉冲在步骤262被再次归类为IC事件。无论哪种事件，脉冲分类都在图10G的步骤274继续。

第二个峰大于第一个峰测试

图10G的步骤274确定是否不止一个同一极性的峰(图13的294、296)发生在相反极性的峰299之前。如果不是，脉冲分类在步骤282结束。否则附加的测试276被用来确定脉冲内同一极性的第二个峰296在振幅方面是否充分大于该脉冲的第一个峰294。如果确实如此，脉冲在步骤280被再次分类为云层放电。否则，脉冲保持它的分类为CG放电。无论哪种情况，分类在步骤282都结束，而且处理开始记录的脉冲信息，图10H的步骤284。

保存脉冲信息

图10H的步骤284开始储存脉冲信息和事件分类的处理。在步骤286中，脉冲是用下列信息限定的：横越阈值时间、开始时间；第一和第二个峰的时间；第一上升时间；第一和第二个峰的振幅；峰到零的时间；相反极性的峰的时间和振幅；在第一零交点的场导数；脉冲分类。在步骤288中，这个信息被储存在图6中的SD-RAM的结果缓冲器146中。在这个时刻，处理获得新的数据样本(步骤289)并且回到图10B的步骤174。同时，在步骤288保存到结果缓冲器中的脉冲信息变成对于寻找和处理脉冲序列的另一个程序290是可用的。

脉冲序列处理

图14的流程图举例说明将个别脉冲编组形成脉冲序列的程序。脉冲序列处理程序在步骤412开始，而且当脉冲信息在图10H的步骤288中被储存在结果缓冲器146中的时候被初始化。在最新近的脉冲和前一个脉冲之间的时间是在步骤414评估的。如果在两个脉冲之间的时间间隔超过预定的数量，那么前一个脉冲是检查，步骤416，以便确定它是否是现有脉冲序列的一部分。假如是这样，现有的脉冲序列被认为已结束，数据在步骤422中被压缩，在步骤424中压缩数据被送到主机PC122，在步骤426中将前一个脉冲和与它相关联的脉冲序列从结果缓冲器146中除去，然后在步骤428中清除脉冲序列缓冲器。如果前一个脉冲不是现有脉冲序列的一部分，那么前一个脉冲在步骤418中与在图10H的步骤286中保存的全部参数一起被转移到主机PC122，然后在步骤420将它从结果缓冲器146中除去。如果在步骤414中评估的时间间隔已被发现小于预定的数量，那么前一个脉冲被评估，以便在步骤430中确定它是否属于现有的脉冲序列。假如是这样，非必选的PTK测试在步骤432中完成，而且最新的脉冲的振幅在步骤436中被评估，以便确定它是否大于当前脉冲序列中的任何先前的脉冲。如果业已发现大于当前脉冲序列中的任何先前的脉冲，那么该最新的脉冲在步骤438被做上标记。返回到步骤430，如果前一个脉冲不是当前脉冲序列的一部分，那么在步骤434中形成以前一个脉冲开始的新的脉冲序列，而处理向步骤432、436和438进发。这个程序的最后步骤是在步骤440把最新的脉冲移入结果缓冲器146中的第二最新脉冲的位置，然后回到步骤412等候下一个脉冲到达。最大的等待时间也被用来证实脉冲在有少许活性的时候已在合理的时间周期内被传输到中央分析器。

在前一代闪电探测系统中，“预触发限制因素”测试由确定CG雷击是否紧跟在极性相反的事件后面组成。假如是这样，该当前脉冲和前一个脉冲两者都被丢弃，因为它们被认为很可能是由IC放电或噪声或干扰引起的。在这些早期系统中，人们认为丢弃这些脉冲比用进一步分析占用模拟硬件更有效。然而，在本发明中，业已发现完成更彻底的预触发限制因素测试更有效。参照图15，流程图举例说明图14中涉及的预触发限制因素测试。这个测试从步骤450开始。在步骤452中评估当前脉冲，以确定它是否是CG雷击。如果不是，处理回到脉冲序列处理算法步骤466。然而，如果当前脉冲是CG雷击，那么它首先与在图10H的步骤286保存的一组完整的特性一起传输到主机PC。然后，在步骤454中检查前一个脉冲，以确定它是否是IC事件。如果不是，处理在步骤466返回脉冲序列处理算法。如果起源于CG雷击的当前脉冲和前一个脉冲是由IC事件引起的，那么算法的下一个步骤456是确定该当前脉冲和前一个脉冲是否有相反的极性。如果不是，处理在步骤466返回脉冲序列处理算法。如果两个脉冲有相反的极性，该当前脉冲序列在步骤458-464中被丢弃，而处理返回图14的步骤412。

如同在本发明的概述中提及的那样，RPS传感器有能力检测和评估比前一代传感器多至少一个数量级的闪电放电。所以，用来将闪电信息发送到中央分析器的改进方法是必需的。本发明把新颖的数据压缩处理用于依照图14的处理发生在脉冲序列中闪电放电。最大的脉冲被指定为参考脉冲，而它的振幅、时间和方向(如果可用的话)被包括在88位的数据记录中。脉冲序列中的其它脉冲是用有相对于其前的或其后的脉冲的任一时间的计时印记的参考脉冲的部分振幅表达的，用24位数据记录表现的。这大大减少必须传输的信息。

参照图16，六个电磁脉冲470与它们相关联的以数分之一秒为单位的时间472、以微秒为单位的时间474和振幅476一起列出。这些实例脉冲发生在2001年8月6日午夜。第一脉冲在这个日期午夜之后出现500微秒，而且被详细地展示在图17中。在这个例子中最大脉冲的完全的计时印记是自1970年1月1日起997056000秒(“UNIX时间”)。这个计时印记的32位十六进制表达480是：3B6DDEOOh。分数时间计数是得自500微秒除以预定的时间单位，在优选实施方案中，因为使用20MHz的ADC(每个50毫微秒周期是一个“50毫微秒计数”)，该时间单位是50毫微秒。500微秒除以50毫微秒产生的分数时间计数为10000。这个分数时间计数的十六进制表达482是2710h。第一脉冲471的振幅的十六进制表达484(4400个计数)是1130h。这个特定的传感器不提供通过指定三百五十九点九九(359.99)度的数值为角度测量法记录的方向信息。这个角度测量法的十六进制表达486是7FFFh。确定这个脉冲是由IC放电产生的是用二进制位“1”488指出的(CG雷击将产生“0”位)。

数据压缩

图18和19和流程图20A-20D的说明被用来举例说明将脉冲序列压缩到数据记录中的处理。

在脉冲编组期间(图14)，振幅最大的脉冲被识别。在这个例子中，图16的第二个脉冲473是最大的，振幅计数为5100。包括时间、第二个计数的分数，振幅、角度、分类和指出是否包括小脉冲的分数振幅的附加位的最大振幅脉冲的二进制表达473是依照本发明产生的。图18展示依照压缩算法用于本实例的最大脉冲的88-位压缩表达490。最大振幅脉冲473的十六进制表达492也与二进制表达490一起展示在图18中。

依照本发明，在同一脉冲序列中不同于最大振幅脉冲473的脉冲是用相对于最大脉冲473的分数振幅和相对于前一个或后一个脉冲的时差表达的。就最大脉冲之前的每个脉冲而言，时差是通过从跟在它后面的脉冲的50毫微秒时间计数中减去当前脉冲的50毫微秒时间计数建立的，从而导致负的13位带符号的二进制计数。同样，就最大脉冲后面的每个脉冲而言，时差是通过从领先它的脉冲的50毫微秒时间计数中减去当前脉冲的50毫微秒时间计数给出的，从而导致正的13位带符号的二进制计数。就不同于最大脉冲的脉冲而言，脉冲的分数振幅是通过将当前脉冲的振幅乘以1000，除以最大脉冲的振幅，再将结果圆整到最接近的整数计算的。然后，用10位二进制数表达这个整数。一位二进制标记被用来指出脉冲究竟是CG事件(“O”)造成的还是IC事件(“1”)造成的。13位时差、1位分类标记和10位分数振幅被连接在一起，产生图19中的二进制表达500和它们的十六进制等价表达502。所以，图16的六个脉冲是用图18的一个88位数据记录490表达最大振幅脉冲并且用图19的五个24位数据记录500表达不同于最大脉冲的五个脉冲。本发明的另一个非必选的实施方案将利用15位带符号的时差数值和8位分数振幅数值而不是前面提及的13位时差和10位分数振幅。这个24位数据记录计划的其它变化可以被利用，以允许最大时间间隔和振幅分辨率之间的交替。

图20A-20D被用来举例说明依照本发明的压缩处理。在步骤504中，最大振幅的位置被识别。在步骤506中，最大脉冲的32位计时印记和25位五十毫微秒计数被储存起来。如果振幅分数将被用在脉冲序列中的其它脉冲的表达中(步骤508)，振幅分数标记位在步骤512中被设置，否则它在步骤510中被清除。储存最大脉冲的振幅的14位二进制表达是步骤514。如果提供方向信息(步骤516)，最大脉冲的方位的15位二进制表达是在步骤520中产生的，否则在步骤518中使用二进制表达359.99度。在图20B的步骤522中处理继续进行，在那里指出事件类型的标记被设置。二进制的“1”指出IC事件，而“0”指出CG事件。“当前脉冲”指针是在步骤524中对表现最大脉冲之前的脉冲的数据结构设定的。13位数值是在步骤528和530中针对当前脉冲和在脉冲序列中紧接在它后面的脉冲之间的时差产生的。在步骤532，处理确定振幅分数是否正在被使用，如果是这样，10位数值是在步骤534和536中针对恰好在最大脉冲前面的脉冲的振幅分数产生的，而分类位是在图20C的步骤538中设置的。然后，在步骤524中被初始化的指针在步骤540被减1，而且和处理向图20B的步骤526循环，直到指针到达脉冲序列的起点为止。

一旦指针到达序列的起点，指出最大脉冲前面的全部脉冲已被编码，指针就被重新安排到最大脉冲后面的第一个脉冲(图20C的步骤542)。13位数值是在图20C的步骤546和548中针对在最大脉冲和脉冲序列中在它前面的脉冲之间的时差产生的。在图20D的步骤550，处理确定振幅分数是否正在被使用，假如是这样，10位数值是在步骤552和554中针对紧接在最大脉冲之后的脉冲的振幅分数产生的，而分类位是在图20D的步骤556中设定的。然后，在步骤542设定的指针在步骤558中被加1，而处理向图20C的步骤544循环，直到指针达到脉冲序列的末端为止。当发生这种情况的时候，信息已依照本发明被压缩而且在处理结束(步骤562)的时刻已准备好在图20D的步骤560中向中央分析器传输。

信息在可编程的遥感器12和中央分析器20之间的传输是作为数据包或报文发生的。这些报文是由几个8位二进制字构成的。数据包的大小可以随着脉冲序列中脉冲的数目变化。脉冲序列中脉冲越多，报文就越大。每个报文包含表现脉冲序列中的最大脉冲的11个字节。如果振幅分数被采用，该报文还包括用于脉冲序列中每个附加脉冲的另外的3个字节。如果不是这样，报文包括用于脉冲序列中每个附加脉冲的一又四分之三个(在实践中两个)字节。

有时候，尤其是当传感器在VHF频率范围操作的时候，即使压缩脉冲序列也不足以允许全部的脉冲在可用的通信系统上实时地传输。在这种情况下，传感器将有能力选择在特定的时间周期中发生的一部分脉冲或脉冲序列并且仅仅传输它们。更明确地说，时间被分成参照秒的起点的短暂的时间周期(例如，50毫秒周期)。如果在通信系统中出现信息的备份(用数据在输出缓冲器中积聚来证明)，那么数据量被减少到在这些时间周期收集的为数不多的第一事件。例如，我们可能在一秒中仅仅传输来自二十个50毫秒周期中每个周期的第一事件。这种“数据十选一”算法是借助GPS时间信息在网络中全部的传感器之间同步的，所以全部的传感器都保证传输与同一时间周期相对应的数据。中央分析器的操作在下文中予以描述。

数据解压缩

一旦信息被中央分析器接收，它必须被解压缩。图21A-21C的流程图表现将从可编程的遥感器收到的报文解压缩必不可少的处理。在报文中字节的数目是在图21A的步骤572中确定的。最大脉冲的计时印记是在步骤574从报文中提取的，而振幅分数的使用是在步骤578确定的。在报文中脉冲的总数是在步骤580(如果振幅分数未被使用)和步骤582(当振幅分数被使用的时候)中确定的。这个算法取出在步骤572中确定的整个报文中的字节数目，然后减去十一个字，描述最大振幅脉冲必不可少的字的数目。结果除以表现被压缩的脉冲必不可少的字节数目，当振幅分数未被使用的时候是二而当振幅分数被使用的时候是三。商加一，以产生脉冲序列中全部脉冲的数目。

最大脉冲的振幅是在步骤584中确定的，而事件分类是在步骤586中确定的。循环计数器在图21B的步骤588被初始化到零。循环被用来通过脉冲序列中剩余的全部脉冲步进。

每个带符号的时差是在步骤592从压缩数据流中提取的并且被加到任一个最大脉冲的计时印记上(步骤602如同在判定594中确定的那样通过循环的第一时间，或步骤600当时差如同在判定596中确定的那样改变符号的时候)，或被加到最新近解码的脉冲的时间上(步骤598)，以产生每个脉冲发生的绝对时间。脉冲分类是在步骤604中确定的。图21C的步骤606被用来确定振幅分数是否被包括在压缩数据中。如果是这样，每个脉冲的实际振幅在图21C的步骤608和610中被重建。循环计数器在步骤612被加1，而处理返回到图21B的步骤590。循环继续直到循环计数器等于在步骤580或步骤582中确定脉冲的数目，指出脉冲序列中的全部脉冲都已被解压缩为止。在那个时刻，处理在图21C的步骤614结束。

一旦信息被解压缩，它就与来自其它可编程的遥感器12的信息进行比较，以确定闪电事件的位置、振幅和发生时间。由于通过检测同一闪电事件产生的脉冲序列允许增加信息，所以改进的相关技术是必需的。

脉冲相关

四个脉冲序列被展示在图22中。第一脉冲序列650如同用从闪电事件到传感器最早的到达时间和最大的脉冲数(十三个)指出的那样是用最接近闪电活动位置的可编程遥感器12检测的。第二脉冲序列652如同用振幅较小的脉冲较迟到达和较少(八个)指出的那样是用与产生第一脉冲序列650的传感器相比位置离闪电活动较远的可编程遥感器12检测的。用于第三脉冲序列654的可编程遥感器12与产生第二脉冲序列的传感器相比位于更远离闪电活动的地方。第三脉冲序列654只有四个脉冲，它们的振幅显著地小于第一或第二脉冲序列的那些。第四脉冲序列656是用最远离闪电活动的可编程遥感器12检测的。在这个脉冲序列中只有三个脉冲是明显的。

依照本发明，独特的相关方法使用三个可编程遥感器12或两个有方向信息的可编程遥感器12提供高置信度的脉冲来源位置。如果可编程遥感器12不提供的方向信息，那么为了提供基于TOA的初始位置选择三个传感器的理论上理想的子集。传感器的这个理论设置被用来减少来自其它传感器的潜在的相关脉冲集。为了确定必要的TOA差异，在用于每个传感器的时间窗口中的全部脉冲是通过递减产生图23的表格的信号振幅分类的。接下来，在它们的振幅分类表的顶部有最大脉冲的三个传感器被选定作为先前提及的理想子集。这种选择基于下述事实，即大振幅脉冲是由实质上垂直的闪电放电产生的，而一个传感器检测到的最大脉冲可能是另一个传感器检测到的脉冲。在图22的例子中，子集包括产生第一脉冲序列650、第二脉冲序列652和第三脉冲序列654的可编程遥感器12。这些脉冲序列是从所有的传感器报告的脉冲序列中选出的，因为它们拥有幅度最大的脉冲。来自三个理想传感器中每个传感器的最大脉冲是在图23中展示的1H、2F和3C。使用这三个脉冲之间的时差，基于TOA估计的位置和发生时间针对该放电被确定下来。接下来，从估计的放电位置到所有的传感器的预期的移动时间数值被确定下来并且被用来通过减去图24中展示的相对时差α、β和γ及时地调整脉冲序列。用来分别滑动第二脉冲序列652、第三脉冲序列654和第四脉冲序列656的α、β和γ的数值是用信号达到每个相关的传感器花费的时间减去到到达第一传感器花费的时间的时间差给出的。调整之后，最大振幅脉冲到达三个传感器的第一时间与第四脉冲序列656的脉冲4B一致，如同在图24中用脉冲编组660展示的那样。同样，第二最大的相关脉冲与第四脉冲序列656的4C相对应，如同在图24中用脉冲编组662展示的那样，最后，第三最大的脉冲与第四脉冲序列656的4A相对应，如同用编组658展示的那样。当发现至少一个、优选多个(如同在图24中)脉冲间的时间间隔匹配时候，在不同的传感器之间有适当的相关关系的概率非常接近于1。如果不能发现脉冲序列如同在图24中那样匹配，来自三个传感器的脉冲的与图23的振幅分类表格不同的组合被用来产生新的估计的放电位置，而处理开始结束。这种处理可能被重复许多次，直到脉冲被用完为止，虽然在优选实施方案中这种处理或许仅仅被尝试三四次。这种相关处理具有这样的优势，即它在存在有规律地隔开的脉冲或振幅相似的脉冲的时候也正常工作。

替代的相关处理被用于有至少两个有方向探测能力的传感器的闪电检测系统。相关处理与上述方法相同，不同之处在于来自仅仅两个传感器的角度和时间测量结果被用来提供放电位置和发生时间的最初的估计，依据它到其它传感器的移动时间能被估计。

相关处理的另一种延伸被用来追踪有足够的水平分量使其移动的闪电放电的发展的移动路径。识别来自不同的传感器的脉冲间的时间间隔略微不同的相关脉冲指出由于闪电在产生脉冲序列期间的水平移动引起的脉冲序列的扩充或收缩。为了虑及略微不同的脉冲间的间隔，只要在精细的脉冲相关中允许较大程度的计时不确定性，最初的两种相关技术中任何一种都可以被使用。如果两三个来源能被定位，那么移动的速度和方向可以被估计。然后，这些估计可以被用来预测来自其它的传感器的脉冲序列的收缩或扩充，以便提供更精致的相关处理。这种相关技术对于隔离闪电放电的不同的分枝是有用的。基于TOA-的位置在前面的段落中描述的种种处理中到处都被确定，不仅在存在三个以上TOA的情况下获得最终的优化位置，而且获得最初的位置估计(初始位置)。

鉴于前面的描述，人们能看到依照本发明的系统提供众多超越现有技术的闪电探测和分析系统的优势。第一，该系统提供在消除静寂时间的同时检测CG和IC两种事件的能力。第二，可编程的遥感器由于分析微分的和/或压缩的波形对IC事件的敏感性有所增加，而不会被CG事件淹没。第三，该系统具有使用新颖的压缩和解压缩方案把增加的事件信息在有限的宽带通信信道上传输到中央分析器的能力。此外，该系统具有在中央分析器使用新颖的相关技术使产生复杂的脉冲序列的事件相关的能力，借此允许精确地基于TOA定位。

在前面的说明书中使用的术语和表达式在那里被用作无限制的描述术语，而且在这样的术语和表达式的使用中无意把在此展示和描述的特性或其某些部分的等价特性排除在外，公认的是本发明的范围是用权利要求书限定的并且仅仅受它限制。

Claims (128)

1.一种闪电探测系统，其中包括：

代表来自闪电放电的电磁场的导数的电检测信号的来源；

对所述的电检测信号做出响应的用来产生代表所述的电磁场的导数的数字检测信号的模/数转换器；以及

对所述的数字检测信号做出响应的用来基于所述的数字检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型的数字处理器，所述的数字处理器连续地处理所述的数字检测信号，以便消除闪电事件之间的静寂时间。

2.根据权利要求1的闪电探测系统，进一步包括对所述的电检测信号做出响应的用来在维持所述的电检测信号被认为最有意义的各个分量的导数状态的同时清除来自它的噪声并借此产生经过调节的检测信号的信号调节要素。

3.根据权利要求2的闪电探测系统，其中所述的信号调节要素包括当实质上在未积分的情况下传送所述的被认为最有意义的电检测信号的各个分量的时候实质上阻断频率高于截止阈值的各个信号分量的有漏隙的模拟积分器。

4.根据权利要求2的闪电检测信号，进一步包括对所述的经过调节的检测信号作出响应的用来在应用于所述的模/数转换器之前产生动态振幅范围被减小的压缩振幅的经过调节的检测信号的非线性放大器。

5.根据权利要求4的闪电探测系统，其中所述的非线性放大器是对数放大器。

6.根据权利要求4的闪电探测系统，其中所述的非线性放大器是分段线性放大器。

7.根据权利要求1的闪电探测系统，进一步包括对所述的电检测信号作出响应的用来在将它应用于所述的模/数转换器之前缩小所述的电检测信号的动态振幅范围的非线性放大器。

8.根据权利要求7的闪电探测系统，其中所述的非线性放大器是对数放大器。

9.根据权利要求的闪电探测系统7，其中所述的非线性放大器是分段线性放大器。

10.根据权利要求1的闪电探测系统，其中所述的数字处理器包括用来数字积分所述的数字检测信号并借此产生积分的数字检测信号的积分要素，所述的处理器使用两者代表所述的电磁场的导数的所述的数字检测信号和所述的积分的数字检测信号来确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型。

11.根据权利要求10的闪电探测系统，进一步包括对所述的电检测信号作出响应的用来在将它应用于所述的模/数转换器之前缩小所述的电检测信号的动态振幅范围的放大器。

12.根据权利要求11的闪电探测系统，其中所述的放大器是对数放大器。

13.根据权利要求11的闪电探测系统，其中所述的放大器是分段线性放大器。

14.根据权利要求10的闪电探测系统，进一步包括对所述的电检测信号作出响应的用来在应用于所述的模/数转换器之前当维持所述的被认为最有意义的检测信号的各个分量的导数状态的时候消除来自它的噪声的信号调节要素。

15.根据权利要求14的闪电探测系统，其中所述的信号调节要素包括当实质上在其未积分的情况下传送所述的被认为最有意义的检测信号的所述的各个分量的时候实质上阻断频率高于截止阈值的各个信号分量的有漏隙的模拟积分器。

16.根据权利要求10的闪电探测系统，其中所述的数字处理器使用代表所述的电磁场的导数的所述的数字检测信号来识别所述的积分数字检测信号的波形的最大值和最小值，并且识别来自所述的积分数字检测信号本身的所述的积分数字检测信号的零交点。

17.根据权利要求16的闪电探测系统，其中所述的数字处理器区分云层对地面的和云层间的闪电放电。

18.根据权利要求1的闪电探测系统，其中所述的数字处理器产生表征闪电放电的数字数据，而且所述的系统进一步包括用来在通信信道上传输所述的表征数据的数据传输部件。

19.根据权利要求18的闪电探测系统，包括不仅与模/数转换器相关联而且与数字处理器相关联的众多来源，和用来接收所述的表征数据的中央分析器，所述的中央分析器包括用来使来自所述的众多来源的各种脉冲相关的放电相关部件，以便确定放电的时间和位置。

20.根据权利要求19的闪电探测系统，其中所述的传输部件包括用来表征闪电放电的所需要的数据量的数据压缩部件，以便减少传输代表一系列闪电放电的完整的数据集必不可少的时间或带宽。

21.根据权利要求20的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件对于每个放电系列最低限度地传输足以识别借此产生的最大脉冲的振幅和所述的最大脉冲的发生时间的表征数据。

22.根据权利要求20的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件包括用来在需要适应所述的通信信道的带宽的时候同步地将所述的表征数据抽取十分之一的数据抽选部件。

23.一种闪电探测系统，其中包括：

代表来自闪电放电的电磁场的电检测信号的来源；

对所述的电检测信号作出响应的用来产生振幅动态范围被减小的压缩振幅检测信号的非线性放大器；以及

对所述的压缩振幅检测信号作出响应的用来基于所述的压缩振幅检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电类型的信号处理器。

24.根据权利要求23的闪电探测系统，其中所述的非线性放大器是对数放大器。

25.根据权利要求23的闪电探测系统，其中所述的非线性放大器是分段线性放大器。

26.根据权利要求23的闪电探测系统，进一步包括对所述的压缩振幅检测信号作出响应的用来产生应用于所述的信号处理器的压缩振幅数字检测信号的模/数转换器，而所述的信号处理器包括数字处理器。

27.根据权利要求26的闪电探测系统，其中所述的数字处理器使用代表所述的电磁场的所述的压缩振幅数字检测信号来识别所述的压缩振幅数字检测信号的波形的最大值和最小值，并且识别所述的压缩振幅数字检测信号的零交点。

28.根据权利要求27的闪电探测系统，其中所述的数字处理器区分云层对地面的和云层间的闪电放电。

29.根据权利要求23的闪电探测系统，其中所述的信号处理器产生表征被识别的闪电放电的数字数据，而所述的系统进一步包括用来在通信信道上传输所述的表征数据的数据传输部件。

30.根据权利要求29的闪电探测系统，其中所述的传输部件包括用来减少表征闪电放电所需要的数据量的数据压缩部件，以便减少传输代表一系列闪电放电的完整的数据集必不可少的时间或带宽。

31.根据权利要求30的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件对于每个放电系列最低限度地传输足以识别借此产生的最大脉冲的振幅和所述的最大脉冲的发生时间的数据。

32.根据权利要求29的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件进一步包括用来在需要适应所述的通信信道的带宽的时候同步地将所述的表征数据抽取十分之一的数据抽选部件。

33.根据权利要求29的闪电探测系统，进一步包括用来接收和处理所述的表征数据的中央分析器部件。

34.根据权利要求33的闪电探测系统，包括不仅与非线性放大器相关联而且与数字处理器相关联的众多来源，其中所述的中央分析器部件包括用来使来自所述的众多来源的脉冲相关以确定放电的时间和位置的放电相关部件。

35.根据权利要求23的闪电探测系统，其中所述的来源包括天线。

36.一种用来探测闪电的方法，其中包括：

根据来自闪电放电的电磁场产生代表所述的电磁场的导数的电检测信号；

根据所述的电检测信号产生代表所述的电磁场的导数的数字检测信号；以及

当连续地处理所述的数字检测信号以消除闪电事件之间的静寂时间的时候基于所述的数字检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型。

37.根据权利要求36的闪电探测方法，进一步包括当维持所述的被认为最有意义的检测信号的各个分量的导数状态的时候为了消除来自它的噪声而调节所述的电检测信号并借此产生经过调节的检测信号。

38.根据权利要求37的闪电探测方法，其中所述的调节步骤包括当实质上在其未积分的情况下传送一部分所述的被认为最有意义的电检测信号的时候实质上阻断频率高于截止阈值的信号分量。

39.根据权利要求37的闪电探测方法，进一步包括在产生所述的数字检测信号之前从所述的电检测信号产生振幅动态范围被缩小的经过调节的压缩振幅检测信号。

40.根据权利要求39的闪电探测方法，其中所述的经过调节的压缩振幅信号是借助对数放大产生的。

41.根据权利要求39的闪电探测方法，其中所述的经过调节的压缩振幅信号是借助分段线性放大产生的。

42.根据权利要求36的闪电探测方法，进一步包括在产生所述的数字检测信号之前借助非线性的放大缩小所述的电检测信号的动态振幅范围。

43.根据权利要求42的闪电探测方法，其中所述的缩小动态振幅范围是借助对数放大完成的。

44.根据权利要求42的闪电探测方法，其中所述的非线性放大是借助分段线性放大完成的。

45.根据权利要求36的闪电探测方法，进一步包括数字积分所述的数字检测信号并借此产生积分数字检测信号，以及使用所述的代表所述的电磁场的导数的数字检测信号和所述的积分数字检测信号两者确定产生所述的电磁场的闪电放电类型。

46.根据权利要求45的闪电探测方法，进一步包括在产生所述的数字检测信号之前放大所述的电检测信号以便缩小所述的电检测信号的动态振幅范围。

47.根据权利要求46的闪电探测方法，其中所述的放大是借助对数放大完成的。

48.根据权利要求46的闪电探测方法，其中所述的放大是借助分段线性放大完成的。

49.根据权利要求45的闪电探测方法，进一步包括在产生所述的数字检测信号之前当维持所述的被认为最有意义的电检测信号的各个分量的导数状态的时候从所述的电检测信号中消除噪声。

50.根据权利要求49的闪电探测方法，进一步包括当实质上在其未积分的情况下传送所述的被认为最有意义的检测信号的各个分量的时候实质上阻断频率高于截止阈值的各个信号分量。

51.根据权利要求45的闪电探测方法，进一步包括使用所述的代表所述的电磁场的导数的数字检测信号来识别所述的积分数字检测信号的波形的最大值和最小值，以及从所述的积分数字检测信号中识别所述的积分数字检测信号的零交点。

52.根据权利要求51的闪电探测方法，进一步包括区分云层对地面的闪电放电和云层间的闪电放电。

53.根据权利要求36的闪电探测方法，其中所述的确定闪电放电类型包括产生表征被识别的闪电放电的数字数据，而且所述的方法进一步包括在通信信道上传输所述的表征数据。

54.根据权利要求53的闪电探测方法，包括从不同的位置产生众多电检测信号和使来自众多所述的检测信号的脉冲相关以确定闪电放电的时间和位置。

55.根据权利要求53的闪电探测方法，其中所述的传输包括减少表征闪电放电所需要的数据量，以便减少传输代表一系列闪电放电的完整的数据集必不可少的时间或带宽。

56.根据权利要求55的闪电探测方法，进一步包括对于每个放电系列最低限度地传输足以识别所述的表征数据中的最大脉冲的振幅和所述的最大脉冲的发生时间的数据。

57.根据权利要求56的闪电探测方法，进一步包括在需要适应所述通信信道的带宽的场合同步地将所述的表征数据抽取十分之一。

58.一种闪电探测方法，其中包括：

根据来自闪电放电的电磁场产生代表所述场的导数的电检测信号；

放大所述的电检测信号，以便产生动态范围被缩小的压缩振幅检测信号；以及

基于所述的压缩振幅检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电类型。

59.根据权利要求58的闪电探测方法，其中所述的放大是借助对数放大完成的。

60.根据权利要求58的闪电探测方法，其中所述的放大是借助分段线性放大完成的。

61.根据权利要求58的闪电探测方法，进一步包括在确定产生所述的电磁场的闪电放电类型之前把所述的压缩振幅检测信号转换成数字形式。

62.根据权利要求61的闪电探测方法，进一步包括识别所述的数字压缩振幅检测信号的最大值、最小值和零交点。

63.根据权利要求62的闪电探测方法，进一步包括基于所述的最大值、最小值和零交点区分云层对地面的闪电放电和云层间的闪电放电。

64.根据权利要求58的闪电探测方法，进一步包括从所述的压缩振幅检测信号产生表征被识别的闪电放电的数字数据并且在通信信道上传输所述的表征数据。

65.根据权利要求64的闪电探测方法，进一步包括减少表征一系列闪电放电所需要的数据量，以便减少传输所述的表征数据必不可少的时间或带宽。

66.根据权利要求65的闪电探测方法，进一步包括对于每个放电系列最低限度地传输足以识别所述的表征数据中的最大脉冲的振幅和所述的最大脉冲的发生时间的数据。

67.根据权利要求66的闪电探测方法，进一步包括在需要适应所述的通信信道的带宽的时候同步地将所述的表征数据抽取十分之一。

68.根据权利要求64的闪电探测系统，进一步包括产生众多电检测信号和使来自所述的众多检测信号的脉冲相关以便确定放电的时间和位置。

69.一种闪电探测系统，其中包括：

代表闪电放电产生的电磁场的电检测信号的来源；

用来产生数字检测信号的对所述的电检测信号敏感的模/数转换器；

用来基于所述的数字检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型的数字处理器，所述的数字处理器产生表征被识别的闪电放电的特征的数字数据；

用来减少表征闪电放电的特征所需要的数据量以减少传输代表一系列闪电放电的数据必不可少的时间或带宽的数据压缩部件；以及

用来在通信信道上传输所述的表征数据的数据传输部件。

70.根据权利要求69的闪电探测系统，其中所述的数字处理器和所述的数据压缩部件两者都包括编程的数字处理器。

71.根据权利要求69的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件产生代表振幅的数据和代表所述的一系列闪电放电中最大振幅放电的发生时间的数据，作为代表所述的一系列闪电放电的数据。

72.根据权利要求71的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件针对所述的一系列闪电放电中的一次或多次附加放电进一步产生代表相对于邻近的放电时间每次所述的附加放电的发生时间的数据。

73.根据权利要求72的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件针对所述的一系列放电中的所述的一次或多次附加放电进一步产生代表相对于所述的最大振幅放电的振幅每次所述的附加放电的相对振幅的数据。

74.根据权利要求73的闪电探测系统，其中所述的数据压缩部件进一步包括用来在需要适应所述的通信信道的带宽的时候同步地将所述的表征数据抽取十分之一的数据抽选部件。

75.根据权利要求74的闪电探测系统，其中所述的数据抽选部件包括用来确定响应所述的一系列闪电放电所述来源产生电检测信号的速率是否超过所述通信信道的数据传输能力并且在那种情况下选择传输代表在周期性发生的预定长度的时间帧中发生的那些电检测信号的唯一的数据的部件。

76.根据权利要求69的闪电探测系统，进一步包括用来在需要适应所述通信信道的带宽的时候同步地将所述的表征数据抽取十分之一的数据抽选部件。

77.根据权利要求71的闪电探测系统，其中所述的数据抽选部件包括用来确定所述的来源响应所述的一系列闪电放电产生电检测信号的速率是否超过所述通信信道的数据传输能力并且在那种情况下选择传输代表在周期性发生的预定长度的时间帧期间发生的那些电检测信号的唯一的数据的部件。

78.根据权利要求69的闪电探测系统，进一步包括众多的来源和各自的模/数转换器、数字处理器、数据压缩部件和数据传输部件、以及用来接收所述的表征数据的相关联的中央处理器，所述的中央处理器包括用来使代表来自各自的所述来源的放电系列的数据集相关以确定一次或多次放电的时间和位置的放电相关部件。

79.根据权利要求78的闪电探测系统，其中所述的数据集是及时地建立相关关系的。

80.根据权利要求79的闪电探测系统，其中截然不同的两对三组所述的数据集是用相关算子进行手术的，与最高的相关数值相对应的时间移位被拿来作为从给定的放电到充当各自的来源其数据有相关关系的各自的传感器的移动时间的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计放电的位置。

81.根据权利要求79的闪电探测系统，其中来自各自的来源的三组所述的数据集首先进行比较以便识别与在每个数据集中表现出来的最高振幅的放电相对应的数据，截然不同的两对所述的代表最高振幅的放电的数据之间的时差被拿来作为从最高振幅的放电到充当其数据有相关关系的各自的传感器的移动时间的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计所述的最高振幅的放电的位置。

82.根据权利要求81的闪电探测系统，其中所述的数据集在时域方面被这样移位，以致代表所述的最高振幅的放电的数据在每个所述的数据集中是一致的，而两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集比较的，以便估计相关关系的可靠性。

83.根据权利要求82的闪电探测系统，其中所述的相关关系在来自全部所述的来源之中的至少一个对应的所述时间间隔同意在预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

84.根据权利要求83的闪电探测系统，其中所述的中央处理器进一步包括当所述的数据集包括多余的关于发生放电的位置或时间的信息的时候应用优化算法来确定最佳的一对时间和位置的优化部件。

85.根据权利要求84的闪电探测系统，其中所述的优化算法基于来自至少四个充当各自的来源的传感器的移动时间数据使用最小二乘法的估计一对最佳的时间和位置。

86.根据权利要求78的闪电探测系统，其中当所述的表征数据包括关于相对于两个就放电而言充当各自的来源的传感器的角度的信息的时候，所述放电的位置最初是依据所述的角度确定的。

87.根据权利要求86的闪电探测系统，其中在众多充当各自的来源的传感器处用所述的角度确定其位置的所述的放电的到达时间是依据所述的位置估计的，来自所述的众多传感器的所述的数据集在时域方面被所述的到达时间方面的相对差异移位，而在两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集比较的，以便估计所述的相关关系的可靠性。

88.根据权利要求87的闪电探测系统，其中所述的相关关系在至少一个相应的所述的时间间隔就所述的传感器来说同意在预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

89.一种闪电探测系统，其中包括：

用来响应闪电放电产生的电磁场产生代表所述的场的电检测信号的天线；

响应所述的电检测信号用来产生数字检测信号的模/数转换器；

用来基于所述的数字检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型的数字处理器，所述的数字处理器产生表征被识别的闪电放电的数字数据；

用来同步地将所述的表征数据抽取十分之一以减少传输数据的数据抽选部件；以及

用来在通信信道上传输所述的抽选后的表征数据的数据传输部件。

90.根据权利要求89的闪电探测系统，其中所述的数字处理器和所述的数据抽选部件两者都包括编程的数字处理器。

91.根据权利要求90的闪电探测系统，其中所述的数据抽选部件包括各个分量用来确定所述的天线响应一系列闪电放电所产生的电检测信号的速率是否超过所述的通信信道的数据传输能力并且在那种情况下选择传输代表在周期性发生的预定长度的时间帧期间发生的那些电检测信号的唯一的数据的部件。

92.一种闪电探测系统，其中包括：

众多代表一系列闪电放电的数据的来源；以及

用来接收和分析所述的代表一系列闪电放电的数据的中央分析器，所述的中央分析器包括用来使来自各自的所述的来源的代表多个放电系列的数据集相关以确定一次或多次放电的时间或位置的放电相关部件。

93.根据权利要求92的闪电探测系统，其中所述的数据集是及时地建立相关关系的。

94.根据权利要求93的闪电探测系统，其中截然不同的两对三组所述的数据集是用相关算子进行手术的，与最高的相关数值相对应的时间移位被拿来作为从给定的放电到充当各自的来源其数据有相关关系的各自的传感器的移动时间的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计放电的位置。

95.根据权利要求93的闪电探测系统，其中来自各自的来源的三组所述的数据集首先被考核以便识别与在每个数据集之内表现出来的最高振幅的放电相对应的数据，截然不同的两对所述的代表最高振幅的放电的数据之间的时差被拿来作为从最高振幅的放电到充当其数据有相关关系的各自的传感器的移动时间的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计所述的最高振幅的放电的位置。

96.根据权利要求95的闪电探测系统，其中所述的数据集迟早被这样移位，以致代表所述的最高振幅的放电的数据在每个所述的数据集中是一致的，而两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集比较的，以便估计相关关系的可靠性。

97.根据权利要求96的闪电探测系统，其中所述的相关关系在至少一个对应的所述的时间间隔就所述的传感器来说同意在预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

98.根据权利要求92的闪电探测系统，其中当所述的代表性数据包括关于相对于两个就放电而言充当各自的来源的传感器的角度的信息的时候，所述放电的位置最初是依据所述的角度确定的。

99.根据权利要求98的闪电探测系统，其中由在众多充当各自的来源的传感器用所述的角度确定其位置的所述的放电产生的电磁场的到达时间是依据所述的位置估计的，来自所述的众多传感器的所述的数据集在时域方面被所述的到达时间方面的相对差异移位，而在两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集比较的，以便估计所述的相关关系的可靠性。

100.根据权利要求99的闪电探测系统，其中所述的相关关系在至少一个相应的所述的时间间隔就所述的传感器来说同意在预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

101.一种用来探测闪电的方法，其中包括：

响应闪电放电所产生的电磁场产生代表所述的电磁场的电检测信号；

产生代表所述的电检测信号的数字检测信号；

基于所述的数字检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型并且产生表征这样确定的闪电放电的数字数据；

减少表征闪电放电的特征所需要的数据量，以便减少传输代表一系列闪电放电的数据必不可少的时间或带宽；以及

在通信信道上传输所述的表征数据。

102.根据权利要求101的方法，其中所述的减少步骤产生在所述的闪电放电系列中代表振幅的数据和代表放电的最大振幅的发生时间的数据。

103.根据权利要求的方法102，其中所述的减少步骤对于所述的放电系列中的一次或多次附加的闪电放电进一步产生代表相对于邻近的放电的发生时间每次所述的附加放电的发生时间的数据。

104.根据权利要求103的方法，其中所述的减少步骤对于所述的放电系列中的所述的一次或多次附加放电进一步产生代表相对于所述的最大振幅放电的振幅每次所述的附加放电的相对振幅的数据。

105.根据权利要求104的方法，其中所述的减少步骤进一步包括在需要适应所述通信信道的带宽的时候同步地将所述的表征数据抽取十分之一。

106.根据权利要求105的方法，其中所述的抽取十分之一的步骤包括确定响应所述的闪电放电系列所产生电检测信号的速率是否超过所述的通信信道的数据传输能力并且在那种情况下选择传输代表在周期性发生的预定长度的时间帧期间发生的那些电检测信号的唯一的数据。

107.根据权利要求101的方法，进一步包括在需要适应所述通信信道的带宽的时候同步地将所述的表征数据抽取十分之一。

108.根据权利要求107的方法，其中所述的抽取十分之一的步骤进一步包括确定响应所述的闪电放电系列所产生的电检测信号的速率是否超过所述的通信信道的数据传输能力并且在那种情况下选择传输代表在周期性发生的预定长度的时间帧期间发生的那些电检测信号的唯一的数据。

109.根据权利要求101的方法，进一步包括：提供代表来自闪电放电的电磁场的众多电检测信号；对于每个所述的电检测信号产生数字检测信号；基于所述的数字检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型；产生表征这样确定的闪电放电的数字数据；减少表征闪电放电所需要的数据量，以便减少传输代表闪电放电系列的数据必不可少的时间或带宽；在通信信道上把所述的表征数据传输到中心位置，以及在所述的中心位置接收所述的表征数据和使各个数据集相关，以便确定一次或多次放电的时间和位置，所述的每个数据集与唯一的来源和相关联的传感器位置相对应。

110.根据权利要求的方法109，其中所述的数据集迟早是有相关关系的。

111.根据权利要求110的方法，其中截然不同的两对三组所述的数据集是用相关算子进行手术的，与最高的相关数值相对应的时间移位被拿来作为从给定的放电到充当各自的来源其数据有相关关系的各自的传感器的移动时间的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计放电的位置。

112.根据权利要求111的方法，其中三组所述的数据集首先进行比较，以便识别与每个数据集中表现出来的最高振幅的放电相对应的数据，在截然不同的两对代表最高振幅放电的所述的数据之间的时差被拿来作为在从最高振幅的放电到充当各自的来源其数据是有相关关系的各自的传感器的移动时间方面的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计所述的最高振幅放电的位置。

113.根据权利要求112的方法，其中所述的数据集在时域方面被这样移位，以致在每个所述的数据集中代表所述的最高振幅放电的数据是一致的，而在两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集进行比较的，以便估计相关关系的可靠性。

114.根据权利要求113的方法，其中相关关系在来自所有的所述传感器之中的至少一个相应的所述的时间间隔同意在预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

115.根据权利要求109的方法，其中当所述的表征数据包括关于相对于两个就放电而言充当各自的来源的传感器的角度的信息的时候，所述放电的位置最初是依据所述的角度确定的。

116.根据权利要求115的方法，其中由在充当各自的来源的众多传感器用所述的角度确定其位置的所述的放电产生的所述的电磁场的到达时间是依据所述的位置估计的，来自众多充当各自的来源的所述的传感器的所述的数据集在时域方面被所述的到达时间方面的相对差异移位，而在两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集进行比较的，以便估计相关数值的可靠性。

117.根据权利要求116的方法，其中相关关系在至少一个相应的所述的时间间隔就所述的传感器来说同意在内部预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

118.一种用来探测闪电的方法，其中包括：

响应闪电放电产生的电磁场产生代表所述的场的电检测信号；

响应所述的电检测信号产生数字检测信号；

基于所述的数字检测信号的特征确定产生所述的电磁场的闪电放电的类型，并且产生表征被识别的闪电放电的数字数据；

为了减少用于传输的数据同步地将所述的表征数据抽取十分之一；以及

在通信信道上传输所述的抽取十分之一后的表征数据。

119.根据权利要求118的方法，其中将所述的数据抽取十分之一的步骤包括确定响应一系列闪电放电产生的电检测信号的速率是否超过所述的通信信道的数据传输能力并且在那种情况下选择传输代表在周期性发生的预定长度的时间帧期间发生的那些电检测信号的唯一的数据。

120.一种用来探测闪电的方法，其中包括：

提供众多代表一系列闪电放电的数据的来源；

在中心位置接收所述的代表闪电放电系列的数据；以及

使来自所述的各自的来源的代表放电系列的数据集相关，以便确定一次或多次放电的时间或位置。

121.根据权利要求120的方法，其中所述的数据集迟早是有相关关系的。

122.根据权利要求121的方法，其中截然不同的两对三组所述的数据集是用相关算子进行手术的，与最高的相关数值相对应的时间移位被拿来作为从给定的放电到充当各自的来源其数据有相关关系的各自的传感器的移动时间的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计放电的位置。

123.根据权利要求121的方法，其中三组所述的数据集首先被考核，以便识别在每个数据集中表现出来的最高振幅放电相对应的数据，在截然不同的两对所述的代表最高振幅放电的数据之间相应的时差被拿来作为在从最高振幅的放电到充当各自的来源其数据有相关关系的各自的传感器的移动时间方面的差异，而因此发现的两个移动时差被用来估计所述的最高振幅放电的所述的位置。

124.根据权利要求123的闪电探测系统，其中所述的数据集迟早被这样移位，以致在所述的每个数据集中代表所述的最高振幅放电的数据是一致的，而在两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集进行比较的，以便估计相关关系的可靠性。

125.根据权利要求124的闪电探测系统，其中相关关系在至少一个相应的所述的时间间隔就所述的数据来源而言同意在预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

126.根据权利要求120的方法，其中当所述的数据包括关于相对于两个所述的关于放电的数据来源的位置的角度的信息的时候，所述的放电的位置最初是依据所述的角度确定的。

127.根据权利要求126的方法，其中由在所述的两个所述的数据来源用所述的角度确定的其位置的放电产生的所述的电磁场的到达时间是依据所述的位置估计的，来自所述的众多数据来源的所述的数据集在时域方面被在所述的到达时间方面的相对差异移位，而在两次邻近的放电之间相应的时间间隔是针对每个数据集进行比较的，以便估计所述的相关关系的可靠性。

128.根据权利要求127的方法，其中相关关系在至少一个相应的所述的时间间隔就所述的数据来源来说同意在预定的最大值范围之内的情况下被认为是可靠的。

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