CN101095056A - 闪电的检测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有射频功能的移动设备。为了借助于这样的设备来实现闪电检测，它包括在至少一个射频信道中检测电磁干扰的电磁干扰检测部件，该至少一个射频信道可由具有射频功能的移动设备用于通信链路。该设备还包括处理部件，该处理部件适于确定是否能够由所述电磁干扰检测部件检测到的电磁干扰而假定雷击已经出现在具有射频功能的移动设备附近。本发明同样地涉及相应的***、相应的方法和相应的软件程序产品。

Description

闪电的检测

技术领域

本发明涉及一种具有射频功能的移动设备并涉及一种在这种具有射频功能的移动设备中检测雷击的方法。本发明同样地涉及一种用于这种具有射频功能的移动设备的软件程序产品并涉及一种包括这种具有射频功能的移动设备的***。

背景技术

雷暴是主要的天气灾害却又难以预测。它们能够以20km/h至40km/h的速度行进，而且雷击可能在雨云前方10km以上以及同样可能在雨云后方一定距离出现。尽管雷击由云或锋面(weather front)产生，但是多数危险雷击之中的许多雷击实际上在上方没有出现可见云作为雷暴征兆时就出现了。因此，一种哪怕是在可能有害的雷暴变得可见之前仅约十分钟针对它们发出告警的***可以被认为是重要的安全特征。

有大量人群将受益于这样的安全特征。对于某些人来说，它可能仅提供知道也好的日常知识。然而对于相当数目的人群而言，源于风暴和闪电的威胁以风险增加、财产损失或者甚至致命结果的形式而具有重要的牵连。闪电报警***例如对于花大量时间在室外的人士以及同样对于飞行员、航海员等而言则尤为令人关注。一种甚至于在天气看起来完全平静和晴朗时提供闪电告警的***可以使人们及时采取适宜的安全措施，例如寻求庇护之地等。

根据现有技术，许多单用途的闪电检测器是已知的，但是从商用观点来看，它们具有一些不足。

在气象学中使用的科学闪电检测器是很大的，而且它们的范围以数百公里计。

也有使用单个射频(RF)带的其它高端闪电检测器不仅大而且例如与移动电话相比相对地昂贵。另外，通常要求它们具有具体的取向，例如驻立于墙壁上或者桌台上，以便获得所需的准确度和方向性。因此它们并不很好地适合于真正移动的用途。这些设备通常还必须竖直地定位和保持稳定数分钟之后才能进行闪电的可靠检测。

此外，现有在尺寸上完全便携而且不要求具体取向的相当廉价的低端闪电检测器。然而，这些检测器对于来自汽车等的电磁兼容性(EMC)放射极为灵敏，因此尤其是在市区安装中往往造成假报警。

对于标准的接线电话，另外从文献US 5,959,815 A1中可以知道基于额外调制解调器接线中感应的电流来检测潜在有害的电场。

发明内容

本发明的目的是为具有RF功能的移动设备提供可靠闪电检测特征。

提出一种具有射频功能的移动设备，该设备包括：在至少一个射频信道中检测电磁干扰的电磁干扰检测部件，该至少一个射频信道可由具有射频功能的移动设备用于通信链路。所提出的设备还包括处理部件，该处理部件适于确定是否能够由电磁干扰检测部件检测到的电磁干扰而假定雷击已经出现在具有射频功能的移动设备附近。

另外，提出一种包括所提出的设备以及网络的网元的***。

另外，提出一种借助于具有射频功能的移动设备对雷击的存在进行检测的方法。该方法包括：在至少一个射频信道中检测电磁干扰，该至少一个射频信道可由具有射频功能的移动设备用于通信链路。所提出的方法还包括确定是否能够由检测到的电磁干扰而假定雷击已经出现在具有射频功能的移动设备附近。

最后，提出一种软件程序产品，其中存储有一种用于对雷击的存在进行检测的软件代码。当该软件代码运行于具有射频功能的移动设备中时，该软件代码接收与在至少一个射频信道中检测的电磁干扰有关的信息，该至少一个射频信道可由具有射频功能的移动设备用于通信链路。该软件代码还基于接收的信息确定是否能够假定雷击已经出现在具有射频功能的移动设备附近。

应当理解，该射频信道可以是无线通信中运用的任何射频信道。射频信道能够为之所用的通信链路还可以是用于单向或双向通信的链路。用于单向通信的射频信道也可以例如包括由没有发射能力的多个具有射频功能的移动设备接收的广播信号所用的射频信道，这些广播信号比如是无线电信号或GPS信号。

本发明是出于雷击是单次闪现的考虑，该闪现除产生可视信号和部分可听的压力信号之外还产生在广泛的各种波长之上延伸的短而强的电磁脉冲。由雷击造成的典型电磁脉冲覆盖10Hz到5GHz之间的频率，在500kHz附近具有峰值。在10km的标准化距离处，这种脉冲的幅度在1kHz的带宽时范围从107mV/m到1mV/m。电磁脉冲的最强信号是由雷击中的垂直电流造成的感应电场，而这是大规模的距离承载设备中最常测量的参数。然而，由于雷击现象的复杂性，也有在数百赫兹或更低的极低频率(ELF)范围中的强信号以及延伸直至吉赫范围及其上的较弱信号。众所周知的事实是，电磁干扰(EMI)标记的确切特征和时间谱由于产生它们的气象学机制略微不同而在兆赫范围中与在千赫和赫兹范围中不同。然而，对于本发明的目的而言，足以注意到在所有关注频率处，雷击都伴随有能够在许多公里的距离处识别的EMI脉冲。

作为EMI脉冲的结果，RF信道在附近的雷击期间短暂地受到干扰。可能以啪嗒声、刮擦声、声音或画面损失、噪声等形式在AM/FM收音机、TV或者甚至电源线中经历归因于由雷击造成的EMI的RF接收器损坏。可能在很大的距离处感测到归因于雷击的RF信道中的扰动。专用的和大规模的闪电检测器能在距雷击数百公里的距离处检测闪电扰动，即所谓的天电，不过这些检测器通常通过测量感应电场而不是像本发明中测量RF信号中的干扰来操作。已知的是普通的AM收音机在距雷击直至30km或者更远的距离处仍受困于EMI干扰，这甚至可能作为各种啪嗒声在音频信号中直接地听到。在高于AM的频率，该信号通常由于大气衰减以及不同的起因机制而弱得多，但是在大的距离处仍然可以检测到。

尽管在许多具有RF功能的移动设备中通过滤波立即消除了在接收的RF信号中的电磁干扰，但是在本发明中提出了对于在所监测的射频信道中的正是这种电磁干扰进行评估。如果检测到的干扰似乎是由雷击造成的，则能够向具有RF功能的移动设备的用户报警。例如如果干扰超过预定阈值或者它具有以雷击为特征的频谱，则能够假定干扰是由雷击造成。只要RF检测是接通的，闪电检测就能够启用。

本发明的优点在于它提供了能够在具有RF功能的移动设备中例如在蜂窝电话中实施的新的安全特征。所提出的RF信道监测就允许创建一种利用现有架构、模块和信令处理或计算能力的集成***。几乎不要求附加部件而仅要求对设备RF部分的最小改变。所提出的特征因此能够以低的额外成本和以只不过小的额外尺寸来加以实施。例如，可以实现一种实施，该实施基本上不要求相较于现有设备而言新的硬件部件，这在现有产品中的结果是成本添加区区数欧元却获得至少数十欧元。

尽管在许多情况下，检测附近雷击的渴望可能没有大到足以证明随身携带专用闪电检测器的成本和难度是合理的，但是许多人可能赏识一种与他们已经在任何情况下都随身携带的设备如移动电话或AM/FM收音机相集成的低成本感测***。现有技术没有提供将闪电检测作为新功能集成到其它现有便携设备中的这样的集成。

对于本发明的第一方面，进一步目标是实现本发明的成本有效实施。

对此，本发明在这样一种设备中实施，该设备包括蜂窝通信***的终端，而电磁干扰检测部件适于在当前不含任何流量的至少一个静默信道中检测电磁干扰。

本发明的第一方面是基于对于多种蜂窝网络***而言共同的蜂窝网络操作原理和现有蜂窝***特征，这些蜂窝网络***比如是GSM(全球移动通信***)、基于TDMA(时分多址)的***、基于CDMA(码分多址)的***、基于WCDMA(宽带CDMA)的***或UMTS(通用移动电信***)。在多数蜂窝网络中，空中接口(RG)的控制位于通信***的网络侧，而终端仅例如通过执行对接收信号的场强或BER监测来辅助这一协议。因此，包括对频率、时隙、CDMA代码、传输功率电平等的选择在内的RF信道的使用是通过网络来控制的，而且终端根据从网络接收的控制命令来控制它们的操作。以此方式，网络能够根据现场终端的相应数量、相应的数据流量负荷以及每个终端位置处的相应接收质量来优化它的状态。另外，网络能够例如在具体终端位于汽车中而且改变它的地理位置时优化该终端从一个小区到另一小区的切换。

为了辅助网络进行控制，处于闲置模式或流量模式中的蜂窝通信***的终端通常监听多个蜂窝小区而且例如以信号质量和/或BER的形式来测量由这些小区接收的信号的信号强度。终端还对这些测量保持跟踪而且将它们报告给网络。网络然后知道在现场上给定终端位置处的实际接收质量。例如，GSM电话以指定的间隔向网络报告从其接收信号最佳的相应的六个小区，但是应当理解终端能够监听更多小区。在典型的情形中，在终端能够以充分的质量听到在与网络的少数收发网元相关联的一些信道中的信号，而其它信道中的一些信道是静默的，因为没有数据流量存在。同样，由于在终端与网络之间的有效连接不会永久持续，所以每个占用的信道迟早会被释放。因此，存在为终端所知的而且能够由终端监听的多个可用静默信道。例如可以由网络将关于静默信道的信息提供给终端。

对于本发明的第一方面，因此提出使用关于静默RF信道的信息以选择为了闪电检测而加以监测的接收信道。如果终端监听不含数据流量的这种信道，则它可以用特别容易的方式来检测电磁干扰。通常，如果不是某一终端进入这样的信道，那么该信道应当保持几乎静默。然而在这一情况下，从静默信道的列表中去除该信道。如果在这样的静默信道中接收到具有显著信号强度的信号，则此信号因此指示了可能源于附近雷击的电磁干扰。如果检测到雷击特征信号，则可以告知应用软件或硬件，例如用于通知用户。

本发明的该第一方面的优点是它能够低成本地实现，因为它使用蜂窝***的现有功能。由雷击产生的EMI脉冲长得足以用常规终端RF***的采样速率在多个蜂窝信道中加以检测和测量。本发明因此能够实施于现有终端中，甚至于实施于低成本终端中。不需要RF前端或IC(集成电路)改型。与此同时，不影响正常的RF操作和性能。

在本发明第一方面的一个实施例中，将信号分析应用到检测到的电磁干扰。

这样的信号分析例如可以用于将雷击造成的电磁干扰区分于在所述蜂窝通信***中传输的信号。任何有目的的数据流量都使用由蜂窝***规则指定的格式中的RF信号。因此，任何其它信号类型都能够解译为干扰。

对特征信号类型进行评价的信号分析还可以用于将雷击造成的电磁干扰区分于其它干扰类型。对此，可以运用对闪电信号标记进行识别的复杂信号分析模块。

闪电检测可以一直有效或者仅在需要之时加以激活。

激活和去激活例如可以由用户执行。如果终端的功耗相当大地受困于有效的闪电检测，则闪电检测可以仅在选定的时间段期间由用户激活。例如，用户可以在他通宵处于船艇中时激活闪电检测。

可选地或附加地，激活和去激活可以由终端本身自动地执行以便将终端的处理能力纳入考虑之中和/或以便将功耗保持得尽可能地低。

例如，终端中的数据处理负荷有变而且可能在某些高负荷情形下达到最大水平。通常，有效的呼叫或视频流应用表现这样的高负荷情形，其中可能没有处理能力留用于闪电检测。因此，可以在正在进行的呼叫或视频流应用期间完全地禁止闪电检测，以防终端不能同时地二者兼顾。在用以克服此问题的较复杂方式中，甚至在高负荷的情形中继续对电磁干扰的基本检测，但是检测到的电磁干扰仅有时间标记而且留待进一步的处理，直至数据处理负荷降低为止。

另外，尽管没有检测到对雷击的指示，但是可以将采样速率设置成低的值以便在终端的RF模块中维持低的功耗。仅当检测到闪电的第一次出现标记时，终端才可以将采样速率增加到可应用的水平。类似地，EMI检测部件能够在相应的时间段收集EMI脉冲，而且仅当检测到的EMI脉冲数目达到某一阈值水平时才激活信号分析。然后在负荷情形有所改进的随后时间点可以进行对检测到的EMI脉冲的处理。这一方式允许优化对现有处理能力的使用以及终端中的功耗。例如，如果在12分钟的时段中检测到十个脉冲，则如果没有正在进行的呼叫就可以激活实际的信号分析。如果分析结果表明存在现行闪电，则可以引起应用通知终端用户。

可以同时检测数个接收信道上源于相似闪电的EMI脉冲来增加闪电检测的可靠性。这一点之所以可能是由于雷击具有宽的电磁频谱。此外，小区接收质量的快速变化也可以指示闪电的存在，因为典型的RF强度变化没有变得如此之快。

在本发明第一方面的又一实施例中，为了增加闪电检测的可靠性，在30Hz到3000Hz的极低频带中同时还检测EMI脉冲，该频带与声音频带重叠。对此，连接到音频信号放大器的天线结构被用作又一输入信号路由。可选地，如果麦克风电路的灵敏度对于EMI检测是充分高的，则麦克风电路可以用作输入信号路由。例如通过软件中的音频信号处理可以实现基于这些低频信号的闪电检测。只要没有例如由于呼叫而进行音频输入，而且因此在多数时间，可以利用此方式。

可以根据假定的闪电活动来进行向用户的告警或报警。EMI脉冲在任何给定频率的幅度依赖于雷击的强度以及到测量点的距离。如果确定了假定闪电的距离，则也能够向用户指示逼近速度。另外，可以将可能的其它天气/环境数据与提出的闪电检测功能相组合。

对于本发明的第二方面，同样地目的在于实现本发明的成本有效的实施。

在这一情况下，在包括无线电装置的设备中实施本发明。无线电设备包括适于对至少一个射频信道中接收的幅度调制无线电信号进行处理的芯片。EMI检测部件适于通过监测由芯片处理和输出的幅度调制无线电信号来在至少一个射频信道中检测电磁干扰，其中在该至少一个射频信道中接收幅度调制信号。

本发明的第二方面是基于如下想法：可以通过监测由芯片输出的经处理的AM信号在实际AM芯片以外进行电磁干扰的检测。

本发明的第二方面的优点在于不用改型就可以使用现有的无线电芯片。大体而言，可以实现利用少数附加部件的低成本实施以及低功耗。

例如可以通过峰值检测部件以及比如感应传感器的非接触传感器来实现电磁干扰的检测。

雷击将多少直接地被看作AM信道中的峰值。然而，峰值检测部件将通常过低而无法检测到峰值在任何情况下的初始上升。雷击具有约0.5微秒的上升时间和约500微秒的衰减时间。在Mhz频率范围中灵敏的非接触传感器因此可以用来检测由芯片输出的幅度调制无线电信号中的快速变化。这样的快速变化指示了由于雷击而存在的电磁干扰。在检测到音频信号中的快速变化的情况下，非接触传感器然后可以触发通过峰值检测部件来检测区别性峰值而且确定它在幅度调制无线电信号中的幅度。此方式还允许功耗保持为低。

可选地，无线电装置还包括针对电磁干扰同样地加以监测的至少一个FM无线电信道。在这一情况下，无线电装置的AM和FM部分有利地同时进行操作，或者至少很快地轮转，例如以微秒间隔或者更快。AM和FM信道中同时检测到电磁干扰则可以是用于假定存在雷击的前提。

为了还监测FM无线电信道，无线电装置包括适于对至少一个射频信道中接收的频率调制无线电信号进行处理的芯片。该芯片包括用于对接收的FM无线电信号的幅度进行限制的接地限幅器。然后通过在芯片以外监测限幅器与地之间的电流来检测FM信道中的电磁干扰。

同样，由此可以在实际FM芯片以外进行对FM无线电信道的可能监测。用于处理FM无线电信号的芯片可以与用于处理AM无线电信号的芯片是同一个芯片或者是单独的芯片。

在FM信道中的电磁干扰检测就没有在AM信道中那么简单，因为频率调制专门地针对于通过截止幅度来降低这样的干扰。由雷击在FM信道中造成的EMI脉冲幅度将通常是在AM信道中造成的幅度的仅约1％。然而，任何峰值将造成从限幅器趋向于地的电流的变化。由于如上所述因雷击造成的EMI脉冲具有很短的上升时间，所以由此可以监测限幅器的地电流的快速变化以便检测电磁干扰。

为了监测限幅器的地电流，还有利地使用感应或其它非接触传感器，以便确保从限幅器到地的路径不受明显的干扰。

需要注意到，在AM路径还包括接地限幅器的情况下，也可以在限幅器电流中针对AM无线电信道来检测EMI脉冲。

有利地，对数个AM和FM无线电信道进行监测以便确保对雷击的可靠检测。

对于本发明的第三方面，目的还在于向用户提供附加特征。

对此，所提出的设备还包括：适于接收声音信号的天线结构，例如作为麦克风的一部分；以及雷声检测部件，适于在由天线结构接收的信号中检测以出现雷声为特征的声音信号。处理部件还适于通过比较检测到假定闪电的时间与检测到以出现雷声为特征的信号的时间来计算假定闪电的距离。还要注意到接收和评估的声音信号也可以是次声信号。

本发明的第三方面是基于如下考虑：许多人在雷暴期间通过从雷击时间到雷声时间以秒计数，以便获得对于到雷击的距离的估计来取乐。提出将对闪电距离的估计也留给具有射频功能的移动设备。距离估计是基于在检测到假定雷击与检测到假定出现雷声之间逝去的时间的。

本发明第三方面的优点在于，即使有也是以对于硬件的很小变化或附加就可以实现向设备的用户所给予的附加特征。

如上所述通过检测电磁干扰来检测雷击的出现。对于这种干扰的量值和谱性质的检测可以给出关于闪电的附加信息。考虑了由距离造成的衰减，较强的干扰指示了较强的闪电。谱性质可以指示雷击是否要达到地面或者仅在云层之间。也有可能确定这种云的高度。

通过对经由麦克风或一些等同的天线结构而接收的信号的声音分析来检测雷声的出现。

在本发明第三方面的一个实施例中，先基于在RF信道中检测到的EMI脉冲来生成多信道匹配滤波器。然后，利用此匹配滤波器对声音信号进行滤波。这就允许将一系列雷声的出现正确地关联到一系列雷击。

在本发明第三方面的另一实施例中，接收的声音信号受到多频带包络检测，以便将雷声区别于其它声音。然后组合针对各种频带而得的包络信号。然后在组合器的输出超过阈值的情况下假定出现雷声。

根据与附图相结合地加以考虑的以下具体描述，本发明的其它目的和特征将变得明显。然而，应当理解设计这些附图仅用于说明的目的而不是作为限制本发明的定义，为此应当对附图进行参照。还应当理解，这些附图没有按比例绘制，而且它们仅用以在概念上图示这里描述的结构和过程。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的***的示意框图；

图2是对图1的***中的操作进行说明的流程图；

图3是根据本发明第二实施例的AM/FM无线电装置的示意框图；

图4是对图3的无线电装置中的操作进行说明的流程图；

图5是根据本发明第三实施例的***的示意框图；以及

图6是对图5的***中的操作进行说明的流程图。

具体实施方式

图1是根据实现闪电报警的本发明第一实施例的蜂窝通信***的示意框图。该***例如可以是GSM***。

蜂窝通信***包括蜂窝通信网络的蜂窝电话10和基站20。

蜂窝电话10包括经由RF模块12连接到微处理器13的接收RX天线11。蜂窝电话10另外包括同样连接到微处理器13的麦克风电路14。作为对麦克风14的替选，可以运用连接到音频放大器的专用天线结构14。微处理器13还连接到蜂窝电话10的显示器15和/或扬声器16。此外，蜂窝电话10可以包括已知地包含于常规蜂窝电话中的任何其它部件。

同样地指示了在蜂窝电话10的附近出现的雷击21。

现在将参照图2的流程图来说明图1的***的操作。

蜂窝通信网络确定哪些信道当前可用于通信***中的数据流量，每个信道例如由具体频率、具体时隙、具体CDMA代码等来限定。该确定以已知的方式基于来自蜂窝电话的测量数据。通常，留存有各种静默信道，这些信道当前不用于数据流量但是能够由蜂窝***听。网络经由基站20将与这些静默信道的身份有关的信息传输到蜂窝电话10。

当在蜂窝电话10中激活闪电检测模式时，由蜂窝电话10的微处理器13运行的静默信道标识软件模块先基于在经由RX天线11和RF模块12从基站20接收的信号中的信息来确定哪些信道当前是静默信道。微处理器13将当前静默信道的身份提供给RF模块12。

由于静默信道不含数据流量，所以RF模块12能够经由这些信道监测电磁环境。在正常情形下，在静默信道上基本上接收不到信号。如果某一蜂窝电话进入信道，网络就从静默信道的列表中将该信道去除。在静默信道上接收的显著信号因此是对电磁扰动的指示。此外，信道上接收质量的快速变化也可以指示雷击的出现，因为典型的RF强度改变不会像雷击所造成的电磁干扰那么快。

首先，针对具有预定阈值以上幅度的EMI脉冲，RF模块12以低的采样速率来监测所指示的静默信道。低的采样速率确保低的功耗。仅当检测到超过预定阈值的EMI脉冲时才增加采样速率。将检测到的EMI脉冲随同相应的时间标记一起提供给微处理器13。

由微处理器13运行的能力监测软件模块评估蜂窝电话10的当前处理能力。一旦处理能力可用，由微处理器13运行的EMI评估软件模块就更具体地评估由RF模块12针对一个或多个静默信道提供的时间标记的EMI脉冲。更具体而言，将EMI脉冲与蜂窝通信***中运用的信号形状做比较。另外，可以在复杂的信号分析中将它们与典型的闪电脉冲做比较，以便消除其它可能的干扰源。在该比较表明能够假定检测到的EMI脉冲并非源于蜂窝通信信号中的常规信号情况下以及在它们另外对应于由雷击产生的典型脉冲情况下，初步地假定闪电会出现在蜂窝电话10的附近。

此外，利用了由雷击产生的电磁脉冲在广泛的各种波长上延伸这一事实。为了增加闪电检测的可靠性，只要没有正在进行的呼叫，还检测极低频带，即30-3000Hz的EMI脉冲。对此，经由麦克风电路14接收的或者经由专用天线结构接收而且由音频放大器放大的信号被转发到微处理器13。如果没有正在进行的呼叫，则由微处理器13运行的音频信号处理软件模块检测由麦克风电路14或者专用天线结构提供的音频信号中以闪电为特征的EMI脉冲。

如果没有正在进行的呼叫，而在同时在数个静默信道中另外在经由麦克风电路14或者专用天线结构接收的音频信号中检测到以闪电为特征的EMI脉冲的情况下，才实际上认为闪电会出现在蜂窝电话10的附近。如果满足这样的群集，则由微处理器13运行的判决和通知软件模块经由蜂窝电话10的显示器15和/或扬声器16向蜂窝电话的用户通知所假定的闪电。

图3是根据实现闪电报警的本发明第二实施例的AM/FM无线电装置30的示意框图。

可以在如蜂窝电话的一些其它设备中实施的AM/FM无线电装置30包括至少一个AM无线电路径和至少一个FM无线电路径。

无线电装置30系出于常规的AM/FM无线电装置。它包括常规AM/FM芯片31，该芯片包括AM前端32和FM前端33，后者在芯片内部连接到FM限幅器34。由芯片31输出的AM信号用于常规呈现给用户。由FM限幅器34提供的且由芯片31输出的FM信号同样用于常规呈现给用户。FM限幅器34还连接到地GND。

对于本发明的第二实施例，在MHz范围中灵敏的第一感应回路41位于用于AM信号的芯片31的输出旁边。第一感应回路41连接到逻辑部件42。

在MHz范围中灵敏的又一感应回路43位于FM限幅器34与地GND之间的连接旁边。第二感应回路43同样连接到逻辑部件42。

逻辑部件42还连接到评估部件44。

无线电装置30还包括峰值感测部件45，该部件在两个位置连接到由芯片31输出的AM信号的路径。在第一位置，该连接不是固定的而是由受控于第二感应回路41的开关部件46来实现。在第二位置，提供峰值感测部件45到AM信号路径的固定连接47。峰值感测部件45的输出同样提供给评估部件44。评估部件44最终连接到无线电装置30的显示器35和/或扬声器36。

无线电装置30的部件可以在由无线电装置30的一个或更多个处理单元运行的硬件中或者软件中加以实现。

现在将参照图4的流程图来说明图3的***的操作。

FM无线电部分和AM无线电部分能够而且是同时激活的。

以常规的方式对经由AM前端32接收的AM无线电信号进行处理以用于呈现，而且得到的AM音频信号由芯片31输出。

AM音频信号的快速变化触发第一感应回路41。也就是，如果变化速率超过预定限度，则第一感应回路41将对应的指示提供给逻辑部件42。此外，在变化速率超过预定限度的情况下，感应回路42控制开关部件46将AM音频信号的一部分提供给峰值感测部件45。

峰值感测部件45于是检测在AM信号中标识雷击的可能区别性峰值，而且确定区别性峰值的幅度。此幅度提供给评估部件44。

以常规的方式对经由FM前端33接收的FM无线电信号进行处理以用于呈现。此处理包括通过FM限幅器34来截止所接收的FM信号的幅度峰值，以便减少可能的干扰。

FM限幅器34与地GND之间路径上的电流快速变化触发第二感应回路43。也就是，如果变化速率超过预定限度，则感应回路43将对应的指示提供给逻辑部件42。

如果对快速变化的指示由第一感应回路41和第二感应回路43二者同时提供给逻辑部件42，则该指示被转发到评估部件44。

如果感应回路41、42检测到AM信道中以及FM信道中的扰动，则评估部件44假定雷击已经出现在附近。然后对由峰值感测部件45提供的对应EMI峰值的幅度进行评估以便确定闪电的强度和/或距离。

评估部件44还经由显示器35和/或扬声器36将关于闪电的告警提供给无线电装置30的用户，可能包括以AM信道中区别性峰值的确定幅度为基础的一些信息。

由此通过将地电流用于对FM信号的评估以及将实际的音频信号用于对AM信号的评估，在实际的一个或多个AM/FM芯片31以外完全地实施闪电检测。感应回路41、43确保了不会明显地扰动从FM限幅器到地的路径以及AM信号路径。

图5是根据实现闪电报警的本发明第三实施例的蜂窝通信***的示意框图。该***例如可以是GSM***。

该蜂窝通信***包括蜂窝通信网络的蜂窝电话50和基站60。

蜂窝电话50包括经由EMI检测器52连接到处理部件53的RF天线51。以硬件和/或软件来实现处理部件53。蜂窝电话50还包括经由多频带包络检测器55、多信道匹配滤波器部件56和组合器57连接到处理部件53的麦克风54。EMI检测器52还具有对匹配滤波器部件56的控制接入。处理部件53最后还连接到蜂窝电话50的显示器58和扬声器59。

现在将参照图6的流程图来说明图5的***的操作。

蜂窝电话50经由它的RF天线51对蜂窝通信***中可用于数据传输的RF信道进行监测。

EMI检测器52在所监测的信道上接收的信号中对指示蜂窝电话50附近雷击的EMI脉冲进行检测。EMI脉冲一方面转发到处理部件53用于评价。在处理部件53中，每次检测到雷击就启动定时器。另一方面，将检测到EMI脉冲的时间用于配置由匹配滤波器部件56利用的匹配滤波器。

蜂窝电话50还经由它的麦克风54接收可能源于雷声的到达蜂窝电话50的声音和/或次声信号。由雷击造成的快速压力变化产生包括可听雷声以及强的次声信号的非常宽带的声音信号，其中该次声信号甚至比可听信号行进得远得多。

由麦克风54接收的信号先受到多频带包络检测器55的处理。此多频带包络检测器55允许正确地将雷声区别于如下信号，该信号被比如雨、风和由人产生的声音的其它声音所污染。单独地针对每个信道，在具有所配置的匹配滤波器的匹配滤波器部件56中，对得到的多频带音频包络进行滤波。所匹配的滤波器检测雷声的出现序列，该序列拟合于检测到的雷击的序列的时间模式。经滤波的信道然后由信道组合器57组合，使得声音污染得以抑制。

得到的信号还转发到处理部件53。当信道组合器57的输出超过阈值时，读取与假定地造成雷声的雷击相关联的定时器。该阈值适于环境噪声。持续检测一段时间以有可能在第一匹配之后捕捉甚至更佳的匹配。

处理部件现在能通过将检测到相应雷击的时间与检测到出现关联雷声的时间做比较来计算闪电的距离。此外，通过基于检测到的雷击的序列和检测到的雷声出现的关联序列来评价闪电距离的改变，以确定闪电的逼近速度。

经由显示器58和/或扬声器59将计算的值呈现给蜂窝电话的用户。

尽管已经示出和描述以及指出了正如应用到其优选实施例的本发明基本新颖特征，但是将理解到，不脱离本发明的精神，可以由本领域技术人员做出在所述设备和方法的形式和细节上的各种省略和替代以及改变。例如，特别地旨在于以基本上相同的方式执行基本上相同的功能以实现相同结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合落入本发明的范围之内。另外，应当认识到，作为一般的设计选择内容，与本发明任何公开形式或实施例相联系地示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以结合于任何其它公开或描述或提示的形式或实施例中。因此，本发明意图在于仅由所附权利要求的范围所指示的内容来限定。

Claims (25)

1.一种具有射频功能的移动设备，包括：

在至少一个射频信道中检测电磁干扰的电磁干扰检测部件，所述至少一个射频信道可由所述具有射频功能的移动设备用于通信链路；以及

处理部件，适于确定是否能够由所述电磁干扰检测部件检测到的电磁干扰而假定雷击已经出现在所述具有射频功能的移动设备附近。

2.根据权利要求1所述的具有射频功能的移动设备，其中所述设备包括蜂窝通信***的终端，以及其中所述电磁干扰检测部件适于在当前不含任何流量的至少一个静默信道中检测电磁干扰。

3.根据权利要求2所述的具有射频功能的移动设备，其中所述处理部件适于从所述蜂窝通信***的蜂窝通信网络接收对当前静默的信道进行标识的信息，以及其中所述处理部件适于向所述电磁干扰检测部件通知所述标识的静默信道。

4.根据权利要求2所述的具有射频功能的移动设备，其中所述处理部件适于对所述电磁干扰检测部件在至少一个静默信道中检测的电磁干扰执行信号分析，用于将雷击造成的电磁干扰至少区别于在所述蜂窝通信***中传输的信号以及与归因于雷击的电磁干扰不同的干扰类型中的一个。

5.根据权利要求2所述的具有射频功能的移动设备，其中所述处理部件适于将处理负荷调整到所述设备中当前可用的处理能力，所述处理负荷用于确定是否能够假定雷击已经出现在所述具有射频功能的移动设备附近。

6.根据权利要求2所述的具有射频功能的移动设备，还包括适于接收声音信号的天线结构，其中所述电磁干扰检测部件还适于在所述天线结构接收的声音信号中检测电磁干扰。

7.根据权利要求1所述的具有射频功能的移动设备，其中所述设备包括无线电装置，所述无线电装置包括适于对在至少一个射频信道中接收的幅度调制无线电信号进行处理的芯片，以及其中所述电磁干扰检测部件适于通过监测由所述芯片处理和输出的幅度调制无线电信号来在至少一个射频信道中检测电磁干扰，其中在所述至少一个射频信道中接收了幅度调制信号。

8.根据权利要求7所述的具有射频功能的移动设备，其中所述电磁干扰检测部件包括峰值检测部件和非接触传感器，所述非接触传感器适于检测所述芯片输出的所述幅度调制无线电信号的快速变化且适于在检测到所述音频信号中的快速变化的情况下触发所述峰值检测部件对所述幅度调制无线电信号中峰值幅度的检测。

9.根据权利要求7所述的具有射频功能的移动设备，其中所述无线电装置包括适于对至少一个射频信道中接收的频率调制无线电信号进行处理的芯片，所述芯片为此包括用于对接收的频率调制信号的幅度进行限制的限幅器，所述限幅器连接到地，其中所述电磁干扰检测部件适于通过监测所述限幅器与地之间的电流来在所述芯片以外在至少一个射频信道中检测电磁干扰，在所述至少一个射频信道中接收了频率调制信号。

10.根据权利要求9所述的具有射频功能的移动设备，其中所述电磁干扰检测部件包括用于在其中接收频率调制信号的至少一个射频信道中检测电磁干扰的非接触传感器，所述非接触传感器适于检测在所述限幅器与地之间的所述电流的快速变化。

11.根据权利要求1所述的具有射频功能的移动设备，还包括适于接收声音信号的天线结构以及适于在所述天线结构接收的信号中检测以出现雷声为特征的声音信号的雷声检测部件，其中所述处理部件还适于通过比较检测到假定闪电的时间与检测到以出现雷声为特征的信号的时间来计算假定闪电的距离。

12.根据权利要求11所述的具有射频功能的移动设备，其中所述雷声检测部件包括匹配滤波器，以及其中所述电磁干扰检测部件适于以所述电磁干扰检测部件检测的电磁干扰的时间模式来配置所述匹配滤波器。

13.根据权利要求11所述的具有射频功能的移动设备，其中所述雷声检测部件包括适于单独地针对多个频带在由所述天线结构接收的信号中检测以出现雷声为特征的包络的多频带包络检测部件以及适于将针对所述多个频带的检测包络组合的组合器。

14.一种包括网络的网元和具有射频功能的移动设备的***，所述具有射频功能的移动设备包括：

在至少一个射频信道中检测电磁干扰的电磁干扰检测部件，所述至少一个射频信道可由所述具有射频功能的移动设备用于通信链路；以及

处理部件，适于确定是否能够由所述电磁干扰检测部件检测到的电磁干扰而假定雷击已经出现在所述具有射频功能的移动设备附近。

15.根据权利要求14所述的***，其中所述具有射频功能的移动设备包括蜂窝通信***的终端，以及其中所述电磁干扰检测部件适于在当前不含流量的至少一个静默信道中检测电磁干扰。

16.根据权利要求14所述的***，其中所述具有射频功能的移动设备包括无线电装置，所述无线电装置包括适于对在至少一个射频信道中接收的幅度调制无线电信号进行处理的芯片，以及其中所述电磁干扰检测部件适于通过监测由所述芯片处理和输出的幅度调制无线电信号来在至少一个射频信道中检测电磁干扰，其中在所述至少一个射频信道中接收了幅度调制信号。

17.根据权利要求14所述的***，其中所述具有射频功能的移动设备还包括适于接收声音信号的天线结构以及适于在所述天线结构接收的信号中检测以出现雷声为特征的声音信号，以及其中所述处理部件还适于通过比较检测到假定闪电的时间与检测到以出现雷声为特征的信号的时间来计算假定闪电的距离。

18.一种借助于具有射频功能的移动设备对雷击的出现进行检测的方法，所述方法包括：

在至少一个射频信道中检测电磁干扰，所述至少一个射频信道可由所述具有射频功能的移动设备用于通信链路；以及

确定是否能够由检测到的电磁干扰而假定雷击已经出现在所述具有射频功能的移动设备附近。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述具有射频功能的移动设备包括蜂窝通信***的终端，以及其中所述至少一个射频信道是当前不含任何流量的至少一个静默信道。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述具有射频功能的移动设备包括无线电装置，所述无线电装置包括适于对至少一个射频信道中接收的幅度调制无线电信号进行处理的芯片，以及其中在至少一个射频信道中检测电磁干扰包括监测幅度调制无线电信号，所述幅度调制无线电信号已经在所述至少一个射频信道中由所述无线电装置接收，以及所接收的幅度调制无线电信号已经由所述芯片处理和输出。

21.根据权利要求18所述的方法，还包括：

在到达所述具有射频功能的移动设备的信号中检测以出现雷声为特征的声音信号；以及

通过比较检测到假定闪电的时间与检测到以出现雷声为特征的信号的时间来计算假定闪电的距离。

22.一种软件程序产品，其中存储有一种用于对雷击的存在进行检测的软件代码，所述软件代码在运行于具有射频功能的移动设备中时实现以下步骤：

接收与在至少一个射频信道中检测的电磁干扰有关的信息，所述至少一个射频信道可由所述具有射频功能的移动设备用于通信链路；以及

基于所述接收的信息确定是否能够假定雷击已经出现在所述具有射频功能的移动设备附近。

23.根据权利要求22所述的软件程序产品，其中所述具有射频功能的移动设备包括蜂窝通信***的终端，以及其中所述至少一个射频信道是当前不含任何流量的至少一个静默信道。

24.根据权利要求22所述的软件程序产品，其中所述具有射频功能的移动设备包括无线电装置，所述无线电装置包括适于对至少一个射频信道中接收的幅度调制无线电信号进行处理的芯片，以及其中所述接收的信息包括对所述芯片处理和输出的幅度调制无线电信号的测量。

25.根据权利要求1 8所述的软件程序产品，还包括：

在到达所述具有射频功能的移动设备的信号中检测以出现雷声为特征的声音信号；以及

通过比较检测到假定闪电的时间与检测到以出现雷声为特征的信号的时间来计算假定闪电的距离。

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