JP2006504068A

JP2006504068A - Lightning detection and data acquisition system

Info

Publication number: JP2006504068A
Application number: JP2003568443A
Authority: JP
Inventors: ジェイマーフィーマーチン; イーピファーアルバート; エルカミンズケニス
Original assignee: バイサラオサケユキチュアユルキネン
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: AU2003213052A1; CN1646928A; CA2476199A1; JP4642105B2; WO2003069375A3; JP2009085965A; JP2009109503A; JP4445267B2; WO2003069375A2; EP1485721A2

Abstract

稲妻検出及びデータ獲得システム。複数のリモートプログラム可能センサは、雲対地面及びＩＣ稲妻雷撃を検出するのに使用される。稲妻雷撃のアナログ表現は、デジタル信号に変換される。前記デジタル信号は、ユーザ変更可能基準にしたがって分類される。分類されたデジタル信号は、圧縮され、任意にデシメートされる。圧縮された情報は、中央位置に伝送され、この中央位置では、前記圧縮された情報は、伸張され、検出された稲妻雷撃の位置、大きさ及び移動経路を相関するのに使用される。Lightning detection and data acquisition system. Multiple remote programmable sensors are used to detect cloud-to-ground and IC lightning strikes. The analog representation of lightning strike is converted into a digital signal. The digital signals are classified according to user changeable criteria. The classified digital signal is compressed and optionally decimated. The compressed information is transmitted to a central location, where the compressed information is decompressed and used to correlate the detected lightning strike location, size, and travel path.

Description

本発明は、稲妻検出及びデータ獲得システムに関し、特に、連続的な稲妻検出を行い、ユーザ選択可能な評価基準を考慮に入れてプログラム可能なシステムに関する。 The present invention relates to a lightning detection and data acquisition system, and more particularly to a system that performs continuous lightning detection and is programmable taking into account user-selectable evaluation criteria.

稲妻検出及びデータ獲得システムは、稲妻放電の発生を検出し、稲妻放電の場所を決定し、放電についての他のデータを収集するのに使用される。従来の稲妻検出システムにおいて、複数のセンサは、数１０ないし数１００キロメートル離れて配置され、稲妻放電の電磁場を離れて検出する。このような放電は、雲と地面の間（ＣＧ）又は雲の中（ＩＣ）である。センサからの情報は、中央局に伝送され、中央局ではセンサデータの解析が行われる。代表的に、放電の発生時間及び位置は、複数のセンサによって与えられたデータから決定される。 The lightning detection and data acquisition system is used to detect the occurrence of a lightning discharge, determine the location of the lightning discharge, and collect other data about the discharge. In the conventional lightning detection system, the plurality of sensors are arranged several tens to several hundreds kilometers apart and detect the electromagnetic field of lightning discharge away. Such discharges are between the cloud and the ground (CG) or in the cloud (IC). Information from the sensor is transmitted to the central station, where the sensor data is analyzed. Typically, the discharge occurrence time and position are determined from data provided by a plurality of sensors.

稲妻検出及びデータ獲得システムのリモートセンサは、代表的に、ＣＧ及びＩＣ稲妻閃光双方の電磁場を検出し、これらは多くの放電から成る。しばしば重要なのは、２つのタイプの閃光間を識別できることである。この目的のため、リモートセンサは、しばしば、稲妻放電からの低周波（ＬＦ）及び超低周波（ＶＬＦ）放出を見る。ＬＦ及びＶＬＦ（ＬＦ／ＶＬＦ）検出器によって発生される電気信号は、通常は解析前に積分され、アンテナが場の時間導関数に固有に応答するように、電気又は磁気放電場の波形表現を発生する。ＣＧ及びＩＣ放電を識別する電場又は磁場いずれかの信号表現の解析は、波形解析を行うといわれる。ＬＦ及びＶＬＦ範囲双方における稲妻信号を識別するあるよく知られた方法は、代表的信号におけるピークからゼロ振幅基準点と交差する瞬時までに経過した時間を調査することである。これは、ピークトゥゼロ（ＰＴＺ）解析方法と呼ばれる。比較的短いＰＴＺ時間は、ＩＣ放電が生じたことのよいしるしである。他のよい既知の識別方法は、バイポーラテストと呼ばれ、このテストにおいて、代表的信号は、第１ピークと、この第１ピークの予め決められた分数より大きい反対の極性の次のピークとに関して調査される。このような発生は、ＩＣ放電の他のよいしるしである。ＩＣ放電に関する依然として他のテストは、代表的信号における同じ極性の初期ピークより大きい次のピークの存在である。これは、いくつかのＩＣ放電は、次のより大きくより遅いパルスの前に、多数の小さく高速の先導電磁パルスを有するという事実において予測される。放電がＩＣ放電であることを示すこのような基準がない場合、通常はＣＧ放電であると評価される。ＣＧ及びＩＣイベント間を識別するすべての確立された基準の適用によっても、いくつかのイベントは依然として誤って分類される。 The lightning detection and data acquisition system remote sensors typically detect the electromagnetic fields of both CG and IC lightning flashes, which consist of many discharges. Often it is important to be able to distinguish between two types of flash. For this purpose, remote sensors often see low frequency (LF) and very low frequency (VLF) emissions from lightning discharges. The electrical signals generated by the LF and VLF (LF / VLF) detectors are usually integrated prior to analysis, and the waveform representation of the electrical or magnetic discharge field is such that the antenna is inherently responsive to the time derivative of the field. appear. Analysis of signal representation of either electric or magnetic fields that identify CG and IC discharges is said to perform waveform analysis. One well-known method of identifying lightning signals in both the LF and VLF ranges is to examine the time elapsed from the peak in the representative signal to the instant of crossing the zero amplitude reference point. This is called a peak-to-zero (PTZ) analysis method. The relatively short PTZ time is a good indication that an IC discharge has occurred. Another good known identification method is called bipolar test, in which the representative signal is related to the first peak and the next peak of opposite polarity that is greater than a predetermined fraction of this first peak. Be investigated. Such occurrence is another good indication of IC discharge. Yet another test for IC discharge is the presence of a next peak that is greater than the initial peak of the same polarity in the representative signal. This is expected in the fact that some IC discharges have a number of small and fast pre-conducting magnetic pulses before the next larger and slower pulse. If there is no such criterion indicating that the discharge is an IC discharge, it is usually evaluated as a CG discharge. Even with the application of all established criteria that distinguish between CG and IC events, some events are still misclassified.

稲妻検出の他の方法は、稲妻放電からの超高周波（ＶＨＦ）放射を監視することである。しかしながら、ＶＨＦ検出システムは、ＩＣ稲妻におけるＶＨＦパルス放射は約１０分の１ミリ秒はなれて生じるため、きわめて高いデータレートにおいて情報を処理することができなければならない。加えて、ＶＨＦシステムは、センサに対して直接視線を有する稲妻イベントを検出できるだけである。あるこのようなシステムは、フロリダにおけるケネディ宇宙センタにおけるＮＡＳＡによって現在使用される。しかしながら、このシステムは、リアルタイムマイクロ波通信システムを使用するため、センサと中央解析器との間の視線に対してさらに制限される。加えて、ＮＡＳＡによって使用されるＶＨＦシステムは、設置し保持するのが高価であることがわかっている。 Another method of lightning detection is to monitor very high frequency (VHF) radiation from lightning discharges. However, the VHF detection system must be able to process information at very high data rates because VHF pulse radiation in IC lightning occurs in about a tenth of a millisecond. In addition, the VHF system can only detect lightning events that have a direct line of sight to the sensor. One such system is currently used by NASA at the Kennedy Space Center in Florida. However, this system is further limited to the line of sight between the sensor and the central analyzer because it uses a real-time microwave communication system. In addition, the VHF system used by NASA has proven to be expensive to install and maintain.

低周波電場信号を検出する、以前の稲妻検出及びデータ獲得システムは、到着時間（ＴＯＡ）及び磁気方向発見と、時間領域フィールド波形解析との組み合わせの周囲で設計されていた。これらのシステムの大部分において、センサは、主にアナログ装置である。稲妻センサにおいてアナログデバイスを使用することは、制限するイベントを検出し、代表的信号を捕らえ、これにおいて波形解析を行うのに、“トラックアンドホールド”回路の使用を必要とする。これらの“トラックアンドホールド”回路における遅延期間の蓄積により、これらのセンサは、センサがその後の稲妻イベントを記録できない大きい“リアーム”時間又は“デッドタイム”時間を有する。実質的にデジタルであるより新しい稲妻検出及びデータ獲得システムでも、いくらかのデッドタイムを有する。例えば、いくつかのこのようなシステムにおけるセンサは、５ないし１０ミリ秒の“デッドタイム”を有し、大部分の現在のデジタルセンサでも、１ミリ秒までの“デッドタイム”を有する。後者は、ＩＣ稲妻放電の制限された一部を検出することができるだけである。これは、部分的には、いくつかのＩＣ稲妻放電は１ミリ秒間に生じるという事実による。しかしながら、ＣＧ稲妻閃光は、個々の放電間の比較的長い時間周期により、より少ない放電を有する傾向がある。前世代のセンサがＣＧ及びＩＣ電場信号を監視するように設計された場合、時間の重要な部分は、イベントの記録を犠牲にして、ＩＣ放電イベントの処理に占められる。センサデッドタイム及びＴＯＡ位置方法に関する他の様相は、多数のリモートセンサが同じＩＣ稲妻イベントに応答するであろうと仮定する際に不確実である。これらが地球上を長い距離伝わるために、電磁波によって受けられた減衰によって、遠隔の小さな振幅のイベントは検出するのが困難になる。異なったセンサが異なったイベントからの到着時間情報を発生する場合、計算された放電位置は、重大な誤差を有するであろう。 Previous lightning detection and data acquisition systems that detect low frequency electric field signals were designed around a combination of time-of-arrival (TOA) and magnetic direction finding and time-domain field waveform analysis. In most of these systems, the sensors are primarily analog devices. Using an analog device in a lightning sensor requires the use of a “track and hold” circuit to detect limiting events, capture representative signals, and perform waveform analysis there. Due to the accumulation of delay periods in these “track and hold” circuits, these sensors have large “rearm” or “dead time” times during which they cannot record subsequent lightning events. Even newer lightning detection and data acquisition systems that are substantially digital have some dead time. For example, sensors in some such systems have a “dead time” of 5 to 10 milliseconds, and most current digital sensors have a “dead time” of up to 1 millisecond. The latter can only detect a limited part of the IC lightning discharge. This is due in part to the fact that some IC lightning discharges occur in 1 millisecond. However, CG lightning flashes tend to have fewer discharges due to the relatively long time period between individual discharges. When previous generation sensors are designed to monitor CG and IC electric field signals, a significant portion of the time is devoted to processing IC discharge events at the expense of event recording. Other aspects regarding sensor dead time and TOA location methods are uncertain in assuming that multiple remote sensors will respond to the same IC lightning event. As they travel long distances on the earth, attenuation received by electromagnetic waves makes remote small amplitude events difficult to detect. If different sensors generate time of arrival information from different events, the calculated discharge location will have a significant error.

ＬＦ／ＶＬＦ周波数において動作するアナログセンサは、ＣＧ及びＩＣ稲妻放電双方に対して調整するのが困難である。ＣＧ場信号の振幅中央値は、ＩＣ場信号振幅中央値より大きい桁に関する。これらのセンサの１つのゲインをＩＣイベントの検出に最適化することは、しばしば、センサを、近くのＣＧ稲妻放電のきわめてより大きいエネルギーによって飽和させる。したがって、両方のタイプの場信号に同調するようにゲインを調節し、ＩＣイベントの検出するセンサの能力を減少することは、慣習的である。遠くのＩＣ稲妻放電は、地面を伝播することによって減衰されるようになるため、これらは、背景環境ノイズから識別するのが困難になる。 Analog sensors that operate at LF / VLF frequencies are difficult to adjust for both CG and IC lightning discharges. The median amplitude of the CG field signal relates to an order of magnitude greater than the median value of the IC field signal amplitude. Optimizing the gain of one of these sensors for IC event detection often saturates the sensor with the much greater energy of the nearby CG lightning discharge. Therefore, it is customary to adjust the gain to tune to both types of field signals and reduce the sensor's ability to detect IC events. Since distant IC lightning discharges become attenuated by propagating through the ground, they are difficult to distinguish from background environmental noise.

稲妻検出システムが有用な情報を適時な方法で与えるために、センサ情報を中央位置に伝送する方法がなければならない。この中央位置は、多数のリモートセンサから情報を集めなければならず、次にこの情報は、稲妻放電の位置、大きさ及び発生時間を確立するために相関付けられる。存在する検出システムは、一般に、狭い帯域幅の通信システムを有し、センサが中央解析器に送ることができる情報の量を制限する。多くの存在する稲妻検出ネットワークにおいて、センサは中央局に低速電話モデム、通常は２４００ないし９６００ビットパー秒によって接続される。過去において、この通信制限は、前世代のアナログセンサの大きいデッドタイムが、収集され中央解析器に送られることができる情報の量を制限していたため、過度に決定的ではなかった。 In order for the lightning detection system to provide useful information in a timely manner, there must be a way to transmit sensor information to a central location. This central location must collect information from a number of remote sensors, and this information is then correlated to establish the location, magnitude, and time of occurrence of the lightning discharge. Existing detection systems generally have a narrow bandwidth communication system that limits the amount of information that a sensor can send to a central analyzer. In many existing lightning detection networks, the sensor is connected to the central office by a low speed telephone modem, typically 2400-9600 bit per second. In the past, this communication limitation was not overly deterministic because the large dead time of previous generation analog sensors limited the amount of information that could be collected and sent to the central analyzer.

センサ情報が中央局に到着すると、解析されなければならない。各センサからの情報は、他のセンサからの到来情報と比較される。この比較プロセスは、稲妻放電の位置、大きさ及び発生時間を決定するための対応するデータを見つけることを試みる。しかしながら、現在の相関技術は、放電間の時間がセンサ間の旅行時間より２桁以上短い場合、大量の情報を処理するのには不十分である。実際には、稲妻検出システムが、進歩した技術を使用して、増加された量の情報を送受信する場合、現在の中央解析器は、情報を現在の相関技術によって効率的に処理することができないであろう。 When sensor information arrives at the central office, it must be analyzed. Information from each sensor is compared with incoming information from other sensors. This comparison process attempts to find the corresponding data to determine the location, magnitude and time of occurrence of the lightning discharge. However, current correlation techniques are insufficient to process large amounts of information if the time between discharges is two orders of magnitude shorter than the travel time between sensors. In practice, if the lightning detection system uses advanced techniques to send and receive increased amounts of information, current central analyzers cannot efficiently process the information with current correlation techniques. Will.

稲妻検出及びデータ獲得システムの最先端技術は、一般に、いくつかの特許によって部分的に現される。第１に、クリダー（Ｋｒｉｄｅｒ）他の米国特許第４１９８５９９号及び第４２４５１９０号明細書は、ゲート広帯域磁気方向発見センサのネットワークを記載している。これらのセンサは、ＣＧ稲妻閃光における復帰雷撃に対して敏感である。米国特許第４１９８５９９号明細書において、識別と分類は、時間領域フィールド波形の形状を調査することによって果たされる。短い立ち上がり時間（しきい値からピークまでの時間）は、さらなる解析が行われている間にアナログトラックアンドホールド回路において置かれている代表的信号の結果として生じる。これらのセンサは、主に興味があるＣＧ放電によって指定される。検出された任意のＩＣ稲妻放電は、放棄される。しかしながら、短い立ち上がり時間基準とイベント持続時間の簡単なテストとを満たすＣＧ及びＩＣイベントの双方は、結果として、重大な量のセンサデッドタイムを生じる。 The state of the art of lightning detection and data acquisition systems is generally partially expressed by several patents. First, U.S. Pat. Nos. 4,1985,599 and 4,245,190 to Krider et al. Describe a network of gated broadband magnetic direction finding sensors. These sensors are sensitive to return strokes in CG lightning flashes. In US Pat. No. 4,1985,599, identification and classification is accomplished by examining the shape of the time domain field waveform. A short rise time (threshold to peak time) occurs as a result of the representative signal being placed in the analog track and hold circuit while further analysis is being performed. These sensors are primarily designated by the CG discharge of interest. Any IC lightning discharge detected is abandoned. However, both CG and IC events that meet the short rise time criteria and a simple test of event duration result in a significant amount of sensor dead time.

第２に、ベント（Ｂｅｎｔ）他の米国特許第４５４３５８０号及び第４７９２８０６号明細書は、電場信号のＴＯＡを測定し、この情報を用いて稲妻を位置決めするセンサのネットワークを開示している。これらのセンサは、ＩＣ放電とＣＧ放電とを識別しない。しかしながら、これらのセンサは、クリダーの特許の磁気方向センサと同様のデッドタイム問題を受ける。多数のＩＣ放電パルスが短い時間に生じる場合、多数のセンサが同じＩＣ放電イベントに応答する保証はない。 Second, Bent et al. U.S. Pat. Nos. 4,543,580 and 4792806 disclose a network of sensors that measure the TOA of an electric field signal and use this information to locate lightning. These sensors do not distinguish between IC discharges and CG discharges. However, these sensors suffer from dead time problems similar to the magnetic direction sensor of Krider's patent. If multiple IC discharge pulses occur in a short time, there is no guarantee that multiple sensors will respond to the same IC discharge event.

興味ある他の特許は、マークソン（Ｍａｒｋｓｏｎ）他の米国特許第６２４６３６７号明細書であり、この特許明細書において、稲妻検出システムは、アナログ−トゥ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用し、代表的場信号の連続的な処理を与える。これは、前世代のセンサに固有のデッドタイム問題を除去する。マークソンは、バイポーラ比較器を使用し、ＣＧ又はＩＣ閃光における第１広帯域放射パルスであると推論される特定のパルスの正及び負極性バージョン間を識別することを記載している。マークソンは、データ相関プロセス及び到着時間差位置方法も使用する。マークソンは、明白に、ハイパスフィルタを使用して、代表的場信号の大部分の低周波成分をブロックし、これは、閃光における初期パルスを検出するのに必ずしも有用でない。マークソンの特許の制限は、ＨＦ周波数範囲の特定の使用と、各々の閃光における第１パルスのみを検出及び処理することである。 Another patent of interest is Markson et al., US Pat. No. 6,246,367, in which the lightning detection system uses an analog-to-digital converter (ADC) and is represented by Provides continuous processing of target field signals. This eliminates the dead time problem inherent in previous generation sensors. Markson describes using a bipolar comparator to discriminate between positive and negative versions of a particular pulse that is inferred to be the first broadband radiation pulse in a CG or IC flash. Markson also uses a data correlation process and an arrival time difference location method. Markson clearly uses a high-pass filter to block most of the low frequency components of the representative field signal, which is not necessarily useful for detecting the initial pulse in the flash. The limitations of the Markson patent are the specific use of the HF frequency range and the detection and processing of only the first pulse in each flash.

したがって、いくつかの点において、稲妻検出及びデータ獲得システムの改善に対する必要性が存在していた。第１に、改善された信号調節方法が必要とされる。ＣＧイベントは、通常、ＣＧ復帰雷撃中に流れる電流のチャネル長及び量によって、ＬＦにおいてＩＣイベントより一桁大きい。上述したように、ゲインの増加、又は、等しくイベントしきい値を減らすことは、結果として、アナログ検出及び評価システムを飽和するＣＧイベント、又は、重大な量のノイズのピックアップを生じる。ゲインの増加、又は、等しくイベントしきい値を減らすことは、結果として、ＩＣイベントをマスクする不十分な検出を生じる。望まれないノイズ成分を除去する間、ＣＧ及びＩＣ信号間のこの大きさの差の影響を減らす必要がある。電場及び磁場アンテナ双方の興味ある様相は、これらは、これらが検出している電磁場の時間導関数に比例する信号を発生することである。これらの微分アンテナは、ＩＣ及びＣＧ微分代表的信号間の大きさ不均衡を実際に減少する。しかしながら、現世代センサは、アンテナそれ自身がダイナミックレンジ必要条件を減少するという事実を使用することなく、微分された場信号を電磁場の１つの表現に変換する積分方法を必ず課する。加えて、稲妻タイプを識別する改善された分類方法に対する必要性が存在する。 Thus, in some respects, there was a need for improved lightning detection and data acquisition systems. First, an improved signal conditioning method is needed. A CG event is typically an order of magnitude larger than an IC event at LF due to the channel length and amount of current flowing during a CG return lightning strike. As mentioned above, increasing the gain or equally reducing the event threshold results in a CG event saturating the analog detection and evaluation system, or a significant amount of noise pickup. Increasing the gain or equally reducing the event threshold results in poor detection masking IC events. While removing unwanted noise components, the effect of this magnitude difference between CG and IC signals needs to be reduced. An interesting aspect of both electric and magnetic field antennas is that they generate a signal that is proportional to the time derivative of the electromagnetic field that they are detecting. These differential antennas actually reduce the magnitude imbalance between the IC and CG differential representative signals. However, current generation sensors always impose an integration method that converts the differentiated field signal into a representation of the electromagnetic field without using the fact that the antenna itself reduces dynamic range requirements. In addition, there is a need for improved classification methods for identifying lightning types.

産業における他の必要性は、新たな又は異なった波形解析技術でリモートセンサをプログラムする能力である。また、より多くのＩＣ及びＣＧ情報を収容する改善されたデータ比較及びデータデシメーション技術に対する必要性もある。したがって、新たなデータ相関技術は、増加した情報処理レートを扱うのに必要とされる。これらの相関技術は、到着時間及び方向情報の双方を扱う必要がある。 Another need in the industry is the ability to program remote sensors with new or different waveform analysis techniques. There is also a need for improved data comparison and data decimation techniques that accommodate more IC and CG information. Thus, new data correlation techniques are needed to handle increased information processing rates. These correlation techniques need to handle both arrival time and direction information.

したがって、信号調整の新たな方法と、イベント分類に関するユーザ変更可能なシステムと、データ比較の新たな方法と、ＣＧ及びＩＣイベントを効率的に検出し、これらの位置、大きさ及び発生時間を決定する新たなデータ相関技術とを組み合わせた完全な稲妻検出及び情報獲得システムに関する必要性が存在する。 Therefore, a new method of signal conditioning, a user-changeable system for event classification, a new method of data comparison, and CG and IC events are efficiently detected and their location, size and time of occurrence are determined. There is a need for a complete lightning detection and information acquisition system combined with new data correlation techniques.

発明の要約
本発明は、上述した必要性を、異なった地理的位置において配置された複数のリモートプログラム可能センサ（ＲＰＳ）を使用し、ＣＧ及びＩＣ稲妻放電双方に関する情報を検出し、分類し、パッケージし、圧縮された形態において伝送することによって満たす。情報は、中央解析器位置に集められ、中央解析器では、前記情報は、稲妻放電の位置、大きさ及び発生時間を決定するために、伸張され、相関される。稲妻放電から電磁場信号を検出し、導関数代表的場信号を発生するように設計されたアンテナが使用される。導関数信号は、ＣＧ及びＩＣ場信号間の振幅不均衡を減少する利益を有する。フィルタは、微分信号の低周波部分を通過し、前記信号の重要な成分を積分することなしに、周波ノイズを廃棄することによって、信号対ノイズ比を増加するのに使用される。非線形増幅は、ＣＧ及びＩＣ信号間の振幅不均衡を、より小さい振幅の信号に関してより大きい増幅を与えることによって、さらに減少する。増幅された信号は、次に、ＡＤＣによって処理され、増幅された微分信号をデジタル表現に変換する。この変換は、信号をデジタル的に処理及び格納することを可能にする。前記デジタル表現は、次に、デジタルプロセッサによって積分され、電場又は磁場の信号表現を与える。デジタル微分場信号と、場それ自身のデジタル信号表現とは、デジタルプロセッサによって使用され、稲妻イベントをＣＧ又はＩＣイベントのいずれかとして分類する。デジタル記憶と結合されたアナログ−デジタル変換は、稲妻放電の連続的な検出及び評価を可能にし、これは、前世代稲妻検出システムに固有の“デッドタイム”を除去する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention uses a plurality of remote programmable sensors (RPS) located at different geographical locations to detect and classify information about both CG and IC lightning discharges. Fill by packing and transmitting in compressed form. Information is collected at a central analyzer location where the information is stretched and correlated to determine the location, magnitude and time of occurrence of lightning discharge. An antenna designed to detect an electromagnetic field signal from a lightning discharge and generate a derivative representative field signal is used. The derivative signal has the benefit of reducing the amplitude imbalance between the CG and IC field signals. Filters are used to increase the signal-to-noise ratio by passing through the low frequency portion of the differential signal and discarding frequency noise without integrating significant components of the signal. Non-linear amplification further reduces the amplitude imbalance between CG and IC signals by providing greater amplification for smaller amplitude signals. The amplified signal is then processed by the ADC to convert the amplified differential signal into a digital representation. This conversion allows the signal to be processed and stored digitally. The digital representation is then integrated by a digital processor to provide a signal representation of the electric or magnetic field. The digital differential field signal and the digital signal representation of the field itself are used by the digital processor to classify lightning events as either CG or IC events. Analog-to-digital conversion combined with digital storage allows continuous detection and evaluation of lightning discharge, which eliminates the “dead time” inherent in previous generation lightning detection systems.

本発明は、新奇のデータ圧縮プロセスを使用し、狭帯域通信チャネルによってデータを伝送する。稲妻放電の多数のデジタル信号パルス表現は、パルス列において一緒にグループ化される。最も大きいパルスは、基準パルスとして指定され、その大きさ、時間及び方向（利用可能なら）は、データ記録において含まれる。前記パルス列の他のパルスは、前記基準パルスの分数振幅と、前又は後のパルスの時間に対するタイムスタンプとによって表わされる。これは、パルス列におけるすべてのパルスを正確に定義するために伝送されなければならない情報を大きく減少する。伝送された情報の量が依然として関連する通信チャネルの帯域幅を超える場合、稲妻検出システムにおけるＲＰＳセンサは、前記情報の同期された部分を伝送するようにプログラムされることができ、すべてのセンサが同じ稲妻イベントについての情報を報告するようにすることができる。 The present invention uses a novel data compression process to transmit data over a narrowband communication channel. Multiple digital signal pulse representations of lightning discharges are grouped together in a pulse train. The largest pulse is designated as the reference pulse and its magnitude, time and direction (if available) are included in the data record. The other pulses in the pulse train are represented by the fractional amplitude of the reference pulse and a time stamp relative to the time of the previous or subsequent pulse. This greatly reduces the information that must be transmitted to accurately define every pulse in the pulse train. If the amount of information transmitted still exceeds the bandwidth of the associated communication channel, RPS sensors in the lightning detection system can be programmed to transmit a synchronized portion of the information, and all sensors Information about the same lightning event can be reported.

中央解析器によって受信されると、前記情報はアンパックされ、元のパルス振幅、時間及び方向（利用可能なら）情報が再生される。アンパックされたパルス情報は、複数のセンサ位置からの雷撃情報を相関させるのに使用される。この情報は、稲妻放電の大きさ、位置及び発生時間を決定するのに使用される。 When received by the central analyzer, the information is unpacked and the original pulse amplitude, time and direction (if available) information is recovered. Unpacked pulse information is used to correlate lightning strike information from multiple sensor locations. This information is used to determine the magnitude, location and time of occurrence of the lightning discharge.

したがって、本発明の主な目的は、新奇な改善された稲妻検出及びデータ獲得システム及び方法を提供することである。 Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a novel and improved lightning detection and data acquisition system and method.

本発明の他の目的は、ＣＧ及びＩＣ稲妻イベントを識別する改善された能力を有する稲妻検出及びデータ獲得システム及び方法を提供することである。 It is another object of the present invention to provide a lightning detection and data acquisition system and method with improved ability to identify CG and IC lightning events.

本発明のさらに他の目的は、ＣＧ及びＩＣ稲妻代表的場信号間の振幅不均衡を減少する稲妻検出及びデータ獲得システム及び方法を提供することである。 Yet another object of the present invention is to provide a lightning detection and data acquisition system and method that reduces amplitude imbalance between CG and IC lightning representative field signals.

本発明の追加の目的は、稲妻放電によって生じた電磁場信号の連続的な検出及び処理を行う稲妻検出及びデータ獲得システム及び方法を提供することである。 An additional object of the present invention is to provide a lightning detection and data acquisition system and method that provides continuous detection and processing of electromagnetic field signals generated by lightning discharges.

本発明の依然として他の目的は、雷撃の位置、大きさ及び発生時間を決定するための、
複数のリモートプログラム可能センサからの情報の改善された相関に関する稲妻検出及びデータ獲得システム及び方法を提供することである。 Still another object of the present invention is to determine the location, size and time of occurrence of a lightning strike.
A lightning detection and data acquisition system and method for improved correlation of information from multiple remote programmable sensors.

本発明のさらに他の目的は、センサの配置がリモートアクセスによって設定又は変更できる稲妻検出及びデータ獲得システム及び方法を提供することである。 It is yet another object of the present invention to provide a lightning detection and data acquisition system and method in which sensor placement can be set or changed by remote access.

上記及び他の本発明の目的、特徴及び利点は、添付した図面に関連して行われる本発明の以下の詳細な説明の考察に応じてより容易に理解されるであろう。 The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more readily understood upon consideration of the following detailed description of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.

図１を参照すると、稲妻検出及びデータ獲得システム１０の好適実施例が例示される。リモートプログラム可能センサ（ＲＰＳ）１２は、数１０ないし数１００キロメートル離れて分布される。これらのリモートセンサは、ＣＧ稲妻１４又はＩＣ稲妻１６のいずれかとして雲２２から稲妻放電によって発生された電磁場を検出するのに使用される。通信リンク１８は、リモートセンサ１２が情報を中央解析器２２に送ることを可能にし、中央解析器２２では、稲妻放電の位置、大きさ及び発生時間が決定される。 Referring to FIG. 1, a preferred embodiment of a lightning detection and data acquisition system 10 is illustrated. Remote programmable sensors (RPS) 12 are distributed tens to hundreds of kilometers apart. These remote sensors are used to detect the electromagnetic field generated by the lightning discharge from the cloud 22 as either CG lightning 14 or IC lightning 16. The communication link 18 enables the remote sensor 12 to send information to the central analyzer 22 where the position, magnitude and time of occurrence of lightning discharge is determined.

ＣＧ稲妻放電は、一般に、ＶＬＦ／ＬＦ周波数範囲において、ＩＣイベントより振幅において１０倍大きい。リモートセンサ１２のアナログ構成要素の飽和を防ぐために、ＣＧ代表的信号とＩＣ代表的信号との間の振幅不均衡を減少する手段が設けられる。センサ１２は、また、これら代表的信号の信号対ノイズ比を増加する手段を有する。加えて、センサ１２は、アナログ代表的信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号は次にＣＧ又はＩＣ稲妻のいずれかとして分類される。信号が分類されたら、センサは、信号のグループが、パルスの列とみなされるのに十分に時間において共に近いかどうかを決定する。このようなパルス列に関して、センサは、信号情報を圧縮されたデータにパッケージし、これらのデータワードを中央解析器２０に伝送する。分離されたパルスは、特徴付ける特徴のより豊富な組と共に単独で伝送される。通信リンクがすべての情報を処理するのに不十分な場合、リモートセンサ１２は、情報をデシメートし、前記情報の同期部分のみを送る。 The CG lightning discharge is typically 10 times larger in amplitude than the IC event in the VLF / LF frequency range. In order to prevent saturation of the analog components of the remote sensor 12, means are provided to reduce the amplitude imbalance between the CG representative signal and the IC representative signal. The sensor 12 also has means for increasing the signal to noise ratio of these representative signals. In addition, the sensor 12 converts the analog representative signal into a digital signal, which is then classified as either CG or IC lightning. Once the signals are classified, the sensor determines whether the group of signals is close together in time enough to be considered a train of pulses. For such a pulse train, the sensor packages the signal information into compressed data and transmits these data words to the central analyzer 20. The separated pulses are transmitted alone with a richer set of characterizing features. If the communication link is insufficient to process all the information, the remote sensor 12 decimates the information and sends only the synchronized portion of the information.

中央解析器２０は、リモートセンサ１２から送られたデータワードを受け、前記ワードを伸張して稲妻放電情報を得るのに使用される。相関技術を用い、複数のセンサ１２からの情報は、稲妻放電１４、１６の大きさ、位置及び発生時間を決定するのに使用される。 The central analyzer 20 is used to receive the data word sent from the remote sensor 12 and expand the word to obtain lightning discharge information. Using correlation techniques, information from the plurality of sensors 12 is used to determine the size, position and time of occurrence of the lightning discharges 14,16.

稲妻閃光は、反対の極性の電荷蓄積間で生じる。稲妻閃光は、電荷蓄積間の空気がイオン化され、導電チャネルを形成するため、小さい絶縁破壊によって始まる。ＣＧ閃光において、チャネルが雲から地面まで形成されると、大量の電気が雲と地面との間で流れる。これらの大電流を生じる放電は、復帰雷撃と呼ばれる。代表的なＣＧ稲妻閃光は、４つの復帰雷撃を有する。これらの雷撃は、代表的に、数十ミリ秒離れている。ＣＧ雷撃によって発生された場の波形３０は、図２において示される。この図は、第１負ピーク３２と、第１負トラフ３４と、第２負ピーク３６と、ゼロ交差点３８と、第１正ピーク４０と、第１正トラフ４２と、第２正ピーク４４とを例示する。第２信号４６は、場の時間導関数に応じるアンテナ１２による検出後の場の波の電気信号表現を説明する。 A lightning flash occurs between charge accumulations of opposite polarity. A lightning flash begins with a small breakdown because the air during charge accumulation is ionized and forms a conductive channel. In a CG flash, when a channel is formed from the cloud to the ground, a large amount of electricity flows between the cloud and the ground. The discharge that generates these large currents is called a return stroke. A typical CG lightning flash has four return strokes. These lightning strikes are typically tens of milliseconds apart. A field waveform 30 generated by a CG lightning strike is shown in FIG. This figure shows a first negative peak 32, a first negative trough 34, a second negative peak 36, a zero crossing point 38, a first positive peak 40, a first positive trough 42, and a second positive peak 44. Is illustrated. The second signal 46 describes an electrical signal representation of the field wave after detection by the antenna 12 according to the time derivative of the field.

ＩＣ閃光における放電の数は、ＣＧ閃光における雷撃の数より約１０倍多い。他方において、ＣＧ稲妻雷撃によって生じる電磁場の振幅中央値は、ＩＣ放電によって生じるものより約１０倍大きい。ＩＣ放電におけるパルス間の時間間隔は、ＣＧ稲妻に関するよりかなり小さい。最も大きい振幅の電磁場パルスは、一般に、これらのパルス列の中央において生じる。ＩＣ放電によって発生された場の波形５０は、図３において示される。この図は、多数の顕著なパルス５２と、いくつかの小さいないし中くらいのパルス５４とから成る電磁場パルス列を例示する。第２信号波形５６は、（微分）アンテナ１２による検出後の場の時間導関数の電気信号表現を説明する。 The number of discharges in the IC flash is about 10 times greater than the number of lightning strikes in the CG flash. On the other hand, the median amplitude of the electromagnetic field produced by CG lightning strike is about 10 times greater than that produced by IC discharge. The time interval between pulses in the IC discharge is much smaller than for CG lightning. The largest amplitude electromagnetic field pulses generally occur in the middle of these pulse trains. The field waveform 50 generated by the IC discharge is shown in FIG. This figure illustrates an electromagnetic field pulse train consisting of a number of prominent pulses 52 and several small to medium pulses 54. The second signal waveform 56 describes an electrical signal representation of the time derivative of the field after detection by the (differential) antenna 12.

図４は、ＩＣ及びＣＧ放電の範囲を正規化した信号振幅の経験的に決定された累積的分布を示す。範囲の正規化は、結果として、センサと放電との間の実際の距離に依存しない信号振幅値を生じる。図４における第１曲線７０は、ＣＧイベントの範囲を正規化した表現である。領域は、センサ位置から１００ｋｍに範囲を正規化されたＬＬＰ単位における信号強度である。第１曲線７０を参照すると、ＣＧ稲妻イベントの５０パーセントは、１２０ＬＬＰ単位より大きい振幅を有し、５０パーセントは１２０ＬＬＰ単位未満である。ＣＧイベントの約８０パーセントは、１８０ＬＬＰ単位未満の振幅を有し、２０パーセントは１８０ＬＬＰ単位より大きい。第２曲線７２は、ＩＣ閃光内の大きく顕著な放電の範囲を正規化した分布を表わし、第３曲線７４は、すべてのＩＣ放電の範囲を正規化した分布を例示する。すべてのＩＣイベントの約７０パーセントは、１ＬＬＰ未満である。この振幅不均衡は、ＣＧ及びＩＣイベント双方がＬＦ／ＶＬＦ周波数範囲において同じセンサによって検出されるべき場合、稲妻検出及び処理に対する新奇なアプローチを必要とする。 FIG. 4 shows an empirically determined cumulative distribution of signal amplitudes normalized for IC and CG discharge ranges. Range normalization results in signal amplitude values that are independent of the actual distance between the sensor and the discharge. A first curve 70 in FIG. 4 is an expression obtained by normalizing the range of the CG event. The region is the signal intensity in LLP units, the range of which is normalized to 100 km from the sensor position. Referring to the first curve 70, 50 percent of CG lightning events have an amplitude greater than 120 LLP units, and 50 percent are less than 120 LLP units. Approximately 80 percent of CG events have an amplitude of less than 180 LLP units and 20 percent are greater than 180 LLP units. The second curve 72 represents a distribution in which a large and prominent discharge range in the IC flash is normalized, and the third curve 74 illustrates a distribution in which all IC discharge ranges are normalized. About 70 percent of all IC events are less than 1 LLP. This amplitude imbalance requires a novel approach to lightning detection and processing if both CG and IC events are to be detected by the same sensor in the LF / VLF frequency range.

図５に向けると、ブロック図は、本発明による稲妻検出及びデータ獲得システムの機能的態様を例示する。微分アンテナ９２は、稲妻放電によって発生された電場又は磁場のいずれかを検出するのに使用される。アンテナ９２は、検出された場の波のアナログ信号表現（電気的検出信号）を出力し、これをリモートプログラム可能センサ９４に送る。リモートセンサ９４の第１段は、ＣＧ代表的信号とＩＣ代表的信号との間の振幅不均衡を減らし、ノイズを減らし、調節された電気的検出信号をデジタル表現に変換するのに使用される信号調節回路９６である。代表的信号が調節されると、これはイベント分類段９８に渡され、イベント分類段９８では、デジタル代表的信号は評価され、どんなタイプのイベント（ＣＧ又はＩＣ放電のいずれか）が電磁場を生じたかを決定する。リモートセンサは、結果として興味ある信号のみが蓄積されるユーザ選択可能な基準に基づいてプログラムすることができる。蓄積された興味ある信号は、データ圧縮ソフトウェア１００によって処理される。必要なら、これらは、データデシメーション段１０２によっても処理され、任意のデジタルデータ伝送手段を使用して中央解析器１０４に伝送される。中央解析器は、位置決定部１０８が後段にあるデータ伸張部１０５及びデータ相関部１０６を使用し、稲妻イベントの大きさ、位置及び発生時間を決定する。 Turning to FIG. 5, a block diagram illustrates the functional aspects of a lightning detection and data acquisition system according to the present invention. The differential antenna 92 is used to detect either the electric or magnetic field generated by the lightning discharge. The antenna 92 outputs an analog signal representation (electrical detection signal) of the detected field wave and sends it to the remote programmable sensor 94. The first stage of the remote sensor 94 is used to reduce amplitude imbalance between the CG representative signal and the IC representative signal, reduce noise, and convert the conditioned electrical detection signal to a digital representation. A signal adjustment circuit 96 is provided. Once the representative signal is adjusted, it is passed to the event classification stage 98, where the digital representative signal is evaluated and any type of event (either CG or IC discharge) produces an electromagnetic field. Decide. The remote sensor can be programmed based on user-selectable criteria that result in only the signal of interest being accumulated. The accumulated signal of interest is processed by the data compression software 100. If necessary, these are also processed by the data decimation stage 102 and transmitted to the central analyzer 104 using any digital data transmission means. In the central analyzer, the position determination unit 108 uses the data decompression unit 105 and the data correlation unit 106 in the subsequent stage to determine the size, position, and occurrence time of the lightning event.

図６を参照すると、リモートプログラム可能センサ１１０の好適実施例の構造的ブロック図が例示される。アナログフロントエンド１１２は、電磁アンテナからアナログ代表的信号を受け、この代表的信号を、フィルタ及び増幅構成要素１２４を使用してフィルタ処理し、前記代表的信号を、クロスポイントスイッチ１２６を使用してＡＤＣ１１４及び増幅比較器１２８に渡す。比較器１２８は、アナログ代表的信号の振幅が以前決定された値を超えるかどうかを決定し、“パルス”の開始を示すのに使用される。パルスが開始したことの決定に応じて、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）装置１３０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１１６における時間タグファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）１３２において格納されるタイムスタンプを与えるのに使用される。ＡＤＣ１１４は、クロスポイントスイッチ１２６によって与えられた信号の連続的なデジタル化を行う。ＡＤＣは、２０ＭＨｚにおいて標本化された１２ビットの分解能を有するデジタル信号を発生する。デジタル化された信号は、上述されたＦＰＧＡ１１６内のデジタル加算器１３４に送られる。加算器１３４は、４つのデジタル標本のグループを加算し、１４ビット分解能を有する５ＭＨｚ標本を発生するのに使用される。これらの１４ビットデジタル標本は、ＦＰＧＡ１１６における信号ＦＩＦＯ１３６において置かれる。ＦＰＧＡによって与えられるクロック信号は、信号ＦＩＦＯ１３６から、シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ装置（ＳＤ−ＲＡＭ）１２０において存在するリングバッファ１３８へのデジタル標本の流れを制御するのに使用される。リングバッファ１３８へのアクセスは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１１８の一部であるダイナミックメモリアクセスコントローラ（ＤＭＡ）１４０によって生じる。ＤＭＡコントローラ１４０は、また、ＦＰＧＡ１１６における時間タグＦＩＦＯ１３２からＳＤ−ＲＡＭ１２０における時間タグバッファ１４２へ、イベントタイムスタンプを転送する。ＤＳＰ１１８において備わる中央プロセッサユニット（ＣＰＵ）１４４は、リングバッファ１３８において格納されたデータと、時間タグバッファ１４２において格納されたタイムスタンプ情報とを評価するのに使用される。興味ある信号を表わすデータは、ＳＤ−ＲＡＭ１２０における結果バッファ１４６において置かれる。情報は、次に、ＤＳＰ−ＰＣインタフェース１４８を経て、ホストパーソナルコンピュータ１２２に進み、ホストパーソナルコンピュータ１２２では、伝送のためにパッケージされる。 Referring to FIG. 6, a structural block diagram of a preferred embodiment of the remote programmable sensor 110 is illustrated. The analog front end 112 receives an analog representative signal from the electromagnetic antenna, filters the representative signal using a filter and amplification component 124, and uses the crosspoint switch 126 to filter the representative signal. The data is passed to the ADC 114 and the amplification comparator 128. A comparator 128 is used to determine whether the amplitude of the analog representative signal exceeds a previously determined value and to indicate the start of a “pulse”. In response to the determination that the pulse has begun, the global positioning system (GPS) device 130 provides a time stamp that is stored in a time tag first in first out (FIFO) 132 in the field programmable gate array (FPGA) 116. used. The ADC 114 performs continuous digitization of the signal provided by the crosspoint switch 126. The ADC generates a digital signal having a 12-bit resolution sampled at 20 MHz. The digitized signal is sent to the digital adder 134 in the FPGA 116 described above. Adder 134 is used to add a group of four digital samples and generate a 5 MHz sample with 14-bit resolution. These 14-bit digital samples are placed in signal FIFO 136 in FPGA 116. The clock signal provided by the FPGA is used to control the flow of digital samples from the signal FIFO 136 to the ring buffer 138 present in the synchronous dynamic random access memory device (SD-RAM) 120. Access to the ring buffer 138 occurs by a dynamic memory access controller (DMA) 140 that is part of a digital signal processor (DSP) 118. The DMA controller 140 also transfers the event time stamp from the time tag FIFO 132 in the FPGA 116 to the time tag buffer 142 in the SD-RAM 120. A central processor unit (CPU) 144 provided in the DSP 118 is used to evaluate the data stored in the ring buffer 138 and the time stamp information stored in the time tag buffer 142. Data representing the signal of interest is placed in a result buffer 146 in the SD-RAM 120. The information then proceeds through the DSP-PC interface 148 to the host personal computer 122 where it is packaged for transmission.

リモートプログラム可能センサ１１０の信号調節及び分類態様は、以後アドレスされ、図７、８、９と、図１０Ａ−１０Ｈにおけるフローチャートとによって例示される。 Signal conditioning and classification aspects of the remote programmable sensor 110 are addressed thereafter and are illustrated by the flowcharts in FIGS. 7, 8, and 9 and FIGS. 10A-10H.

アナログ処理
アンテナフィルタネットワーク３００の基本構成要素は、図７において示される。アンテナ３０１は、微分信号をローパスフィルタ３０２（４極又はそれ以上）及びハイパスフィルタ３０４に与える。前記フィルタには、光非線形増幅段３０６が続く。電場及び磁場双方のアンテナは、これらが監視する場信号の時間導関数に依存する信号を発生する。したがって、このアンテナ３０１は、微分アンテナと呼ばれる。アンテナ３０１のこの微分特性は、微分電磁信号がＣＧ及びＩＣ代表的信号間の振幅不均衡を２ないし４分の１に減少することが発見されているため、重要である。前世代稲妻検出システムは、このアンテナ特性を使用しなかった。実際には、大部分の稲妻検出システムは、アンテナ出力を積分し、電磁場の真の表現を得る。 Analog Processing The basic components of the antenna filter network 300 are shown in FIG. The antenna 301 provides the differential signal to a low-pass filter 302 (four poles or more) and a high-pass filter 304. The filter is followed by an optical nonlinear amplification stage 306. Both electric and magnetic field antennas generate signals that depend on the time derivative of the field signal they monitor. Therefore, this antenna 301 is called a differential antenna. This differential characteristic of antenna 301 is important because it has been discovered that differential electromagnetic signals reduce the amplitude imbalance between CG and IC representative signals by a factor of two to four. Previous generation lightning detection systems did not use this antenna characteristic. In practice, most lightning detection systems integrate the antenna output to get a true representation of the electromagnetic field.

４極ローパスフィルタ３０２は、微分信号に対する良好な過渡的応答を与えるのに使用される。ローパスフィルタ３０２の出力は、約３００ヘルツのカットオフ周波数を有するハイパスフィルタ３０４に送られる。このフィルタの目的は、５０／６０ヘルツ電力線ノイズのようなおそらく人工の任意の信号を除去することである。これらの２つのフィルタ間の周波数範囲において、フィルタ処理は用いられない。これは、興味がある信号が存在するかもしれないこの帯域じゅうの信号の微分特性を保存する。前記フィルタのこの調整は、０．５−１ＭＨｚ未満の周波数を積分されることなく通過させるように調整可能なアナログリーク型積分器を効果的に形成する。本発明の任意の構成要素は、ＣＧ及びＩＣ代表的信号間の振幅不均衡をさらに減らす非線形増幅器３０６の使用である。図８の第１曲線３１０は、好適実施例における微分アンテナを含むリーク型フィルタネットワークの周波数応答を示す。第２曲線３１２は、時定数が過度の人工無線周波数ノイズを除去するように調整されたリーク型フィルタネットワークの周波数応答を例示する。 A 4-pole low pass filter 302 is used to provide a good transient response to the differential signal. The output of the low pass filter 302 is sent to a high pass filter 304 having a cutoff frequency of about 300 hertz. The purpose of this filter is to remove any possibly artificial signals such as 50/60 Hz power line noise. No filtering is used in the frequency range between these two filters. This preserves the differential characteristics of the signal throughout this band where the signal of interest may exist. This adjustment of the filter effectively forms an analog leak integrator that can be adjusted to pass frequencies below 0.5-1 MHz without being integrated. An optional component of the present invention is the use of a non-linear amplifier 306 that further reduces the amplitude imbalance between the CG and IC representative signals. A first curve 310 in FIG. 8 shows the frequency response of a leaky filter network including a differential antenna in the preferred embodiment. The second curve 312 illustrates the frequency response of a leaky filter network tuned to remove artificial radio frequency noise whose time constant is excessive.

好適実施例の非線形増幅器３０６は、小さい振幅の信号を大きい振幅の信号より不均衡に大きく増幅する。この用途に適した２つのタイプの非線形増幅器は、対数増幅器及び区分的線形増幅器である。これらのタイプの増幅器の双方は、ＣＧ及びＩＣ信号間の振幅不均衡を１２−２４ｄＢ減少することができる。図９は、これらの非線形増幅器の入力−出力特性を例示する。第１曲線３３０は、対数増幅器の応答を示し、第２曲線３３２は、区分的線形増幅器の応答を例示する。 The preferred embodiment non-linear amplifier 306 amplifies a small amplitude signal more disproportionately than a large amplitude signal. Two types of nonlinear amplifiers suitable for this application are logarithmic amplifiers and piecewise linear amplifiers. Both of these types of amplifiers can reduce the amplitude imbalance between CG and IC signals by 12-24 dB. FIG. 9 illustrates the input-output characteristics of these nonlinear amplifiers. The first curve 330 shows the logarithmic amplifier response, and the second curve 332 illustrates the piecewise linear amplifier response.

図１０Ａを参照すると、微分代表的アナログ信号は、図５のアンテナ９２から受けられる。ステップ１５０及び１５１は、代表的信号から高周波ノイズを除去するのに必要なローパスフィルタ処理と、それに続く、電力線ノイズを除去するのに使用されるハイパスフィルタ処理である。光非線形増幅１５２は、小さい振幅の信号を大きい振幅の信号より不均衡に大きく増幅し、ＣＧ及びＩＣ信号間の振幅不均衡を減らすのに使用される。 Referring to FIG. 10A, a differential representative analog signal is received from antenna 92 of FIG. Steps 150 and 151 are the low pass filtering required to remove high frequency noise from the representative signal followed by the high pass filtering used to remove power line noise. Optical nonlinear amplification 152 is used to amplify small amplitude signals more disproportionately than large amplitude signals and reduce amplitude imbalance between CG and IC signals.

データ収集
図１０Ａにおける非線形増幅１５２に続いて、クロスポイントスイッチ１５４を使用し、アナログ情報は、しきい値比較１５６及びデジタル化１６２に送られる。代表的信号が予め決められた振幅値を超える場合、“しきい値交差時間”は、ステップ１５８において図６のＧＰＳ装置１３０を使用して確立され、ステップ１６０によって時間タグＦＩＦＯ１３２内に置かれる。しきい値比較１５６と同時に、２０ＭＨｚのレートにおける１２ビット分解能連続デジタル化１６２は、図６のＡＤＣ１１４において生じる。ＬＦ／ＶＬＦセンサにおいて、４つの標本ごとにステップ１６６においてＦＰＧＡ１１６のデジタル加算器１３４を使用して共に加算される。その結果、１４ビット分解能を有する５ＭＨｚデータ標本ストリームは、ステップ１６８によってＦＰＧＡ１１６の信号ＦＩＦＯにおいて格納される。標本をこれらが目的達するまでＦＩＦＯ１３６を経て移動するプロセスは、ステップ１７０によって示される。ＦＰＧＡ１１６及びＤＭＡコントローラ１４０によって与えられた制御ロジックは、信号ＦＩＦＯ１３６からＳＤ−ＲＡＭ１２０のリングバッファへのデジタル標本の流れを制御し、これは図１０Ｂのステップ１７２によって示される。リングバッファ内のデータ標本のアドレスにおいて内在するのは、１秒の分数へのタイムスタンプである。ＤＳＰ１１８における別個のクロック信号は、ステップ１７４によるリングバッファ１３８からＤＳＰのＣＰＵ１４４中へのデータ標本の読み出しを調整するのに使用される。実際には、ステップ１７２におけるリングバッファ中へのデータの伝送は、常に、ステップ１７４におけるリングバッファ外及びＤＳＰＣＰＵ中へのデータの伝送の（時間において）数標本先である。このタイムラグは、一般に、図１０Ｂにおける“未来バッファ”１７３によってグラフィックに表わされ、このラグが、ＤＳＰがステップ１７６において現在調査されている標本のいずれかの側における数個の標本を調査することを可能にする事実を記号化する。ステップ１７８は、タイムラグバッファ１４２からＣＰＵ１４４へ次のタイムスタンプを与える。ステップ１７６は、現在のデータ標本が、タイムスタンプによって示されるしきい値交差時間において又はその後に生じたかどうかの決定である。そうであれば、ステップ１８０は、デジタル化信号の振幅が、イベントの終了に関して確立されたしきい値未満であったかどうかを決定するのに使用される。そうであれば、ステップ１７８によって再生されたタイムスタンプによるパルス開始を発生したイベントは終了した、すなわち、パルスは終了したとみなされる。ステップ１８２は、時間タグバッファを興味ある次のイベントに進めるのに使用され、ステップ１８４のパルス分類に進む。ステップ１８０の結果が、パルスは完了したとみなされず、我々はちょうどパルスを開始するであった場合、ステップ１８６及び１８８は、ノイズレベルより上の絶対的な大きさを有する現在のパルス内の第１データ標本の時間を見つけるのに使用される。この時間は、タイムスタンプは現在のパルスが（ノイズフロアより高く設定された）予め決められたしきい値大きさを超ええた後にのみ記録されるため、ステップ１７８において再生されたタイムスタンプと同じではない。 Data Collection Following non-linear amplification 152 in FIG. 10A, analog information is sent to threshold comparison 156 and digitization 162 using crosspoint switch 154. If the representative signal exceeds a predetermined amplitude value, a “threshold crossing time” is established using the GPS device 130 of FIG. 6 at step 158 and placed in the time tag FIFO 132 by step 160. Simultaneous with threshold comparison 156, 12-bit resolution continuous digitization 162 at a rate of 20 MHz occurs in ADC 114 of FIG. In the LF / VLF sensor, every four samples are added together in step 166 using the digital adder 134 of the FPGA 116. As a result, a 5 MHz data sample stream having 14-bit resolution is stored in the signal FIFO of FPGA 116 by step 168. The process of moving the specimens through the FIFO 136 until they reach their goal is indicated by step 170. The control logic provided by the FPGA 116 and DMA controller 140 controls the flow of digital samples from the signal FIFO 136 to the ring buffer of the SD-RAM 120, which is indicated by step 172 in FIG. 10B. Inherent at the address of the data sample in the ring buffer is a timestamp to a fraction of a second. A separate clock signal at the DSP 118 is used to coordinate the reading of data samples from the ring buffer 138 into the DSP's CPU 144 according to step 174. In practice, the transmission of data into the ring buffer in step 172 is always a few samples ahead (in time) of the transmission of data out of the ring buffer and into the DSP CPU in step 174. This time lag is generally graphically represented by the “future buffer” 173 in FIG. 10B, which causes the DSP to examine several samples on either side of the sample currently being examined in step 176. Symbolize the fact that makes possible. Step 178 provides the next time stamp from time lag buffer 142 to CPU 144. Step 176 is a determination of whether the current data sample occurred at or after the threshold crossing time indicated by the timestamp. If so, step 180 is used to determine if the amplitude of the digitized signal was below an established threshold for the end of the event. If so, the event that generated the pulse start with the time stamp reproduced in step 178 is considered to be finished, ie, the pulse is considered finished. Step 182 is used to advance the time tag buffer to the next event of interest and proceeds to pulse classification in step 184. If the result of step 180 is that the pulse is not considered complete and we have just started the pulse, steps 186 and 188 are the first in the current pulse with an absolute magnitude above the noise level. Used to find the time of one data sample. This time is not the same as the time stamp reproduced in step 178 because the time stamp is recorded only after the current pulse exceeds a predetermined threshold magnitude (set higher than the noise floor). Absent.

ステップ１８９及び１９０は、すべての以前のデータ値の重み付けされた合計に現在のデータ値を数的に加えることによって、代表的場信号を発生するのに使用され、前記重み付けは、標本の年齢の関数である。このプロセスは、デジタル積分器を構成し、興味ある帯域じゅうの場信号を、この点を通過した微分場信号を使用して再生する。図１１は、本発明によるデジタル積分器の時間領域応答３１４を示す。図１２は、本発明によるデジタル積分器の周波数領域応答３１６を示す。図１０Ｃのステップ１９２の完了において、データ標本はここで３つの成分、タイムスタンプと、導関数場信号の値と、代表的場信号それ自身の値とを有する。デジタル積分後の場パルス２９３全体の信号表現は、図１３において例示される Steps 189 and 190 are used to generate a representative field signal by numerically adding the current data value to the weighted sum of all previous data values, said weighting being the age of the sample. It is a function. This process constitutes a digital integrator and regenerates the field signal over the band of interest using the differential field signal passed through this point. FIG. 11 shows the time domain response 314 of a digital integrator according to the present invention. FIG. 12 shows the frequency domain response 316 of a digital integrator according to the present invention. At the completion of step 192 of FIG. 10C, the data sample now has three components, a time stamp, the value of the derivative field signal, and the value of the representative field signal itself. The signal representation of the entire field pulse 293 after digital integration is illustrated in FIG.

ピーク及びトラフとゼロ交差決定
ステップ１９４及び１９６は、ゼロ交差点に関する導関数信号の探索によって代表的場信号におけるピーク及びトラフを探すのに使用される。実際には、微分信号は、ある程度のノイズを含み、時間導関数におけるすべての小さい高周波符号変化を場信号における重大なピーク及びトラフとしてフラグ立てすることなく、顕著なピーク及びフラグを保持するため、平滑化１９３（デジタルフィルタ処理）される必要がある。好適実施例において、この平滑化は、現在の標本のいずれかの側におけるいくつかの標本を含む。代表的場信号２９３の第１ピーク２９４と、第１トラフ２９５と、第２ピーク２９６と、ゼロ交差点２９７とは、図１３において示される。現在のパルスにおけるピークの数は、ステップ２００において記録される。ステップ２０２によれば、場代表的信号が極性的に変化した場合、ゼロ交差時間は、ステップ２０４において記録され、カウンタは、図１０Ｄのステップ２０６において増分される。データ標本が、ピーク、トラフ及びゼロ交差時間に関してテストされると、次のデータ標本は、図１０Ｄのステップ２０８においてＤＳＰのＣＰＵ１４４中に読み出され、プロセスは、図１０Ｂのステップ１７４に戻る。 Peak and Trough and Zero Crossing Determination Steps 194 and 196 are used to look for peaks and troughs in the representative field signal by searching the derivative signal for the zero crossing. In practice, the derivative signal contains some noise and retains significant peaks and flags without flagging all small high frequency sign changes in the time derivative as significant peaks and troughs in the field signal, Smoothing 193 (digital filter processing) needs to be performed. In the preferred embodiment, this smoothing includes several samples on either side of the current sample. The first peak 294, the first trough 295, the second peak 296, and the zero crossing point 297 of the representative field signal 293 are shown in FIG. The number of peaks in the current pulse is recorded in step 200. According to step 202, if the field representative signal changes in polarity, the zero crossing time is recorded in step 204 and the counter is incremented in step 206 of FIG. 10D. Once a data sample has been tested for peak, trough and zero crossing times, the next data sample is read into the DSP's CPU 144 at step 208 in FIG. 10D and the process returns to step 174 in FIG. 10B.

図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄによって例示されるプロセスステップは、興味ある信号を検出し、情報を収集するのに使用される。特に、ステップ２０８の終わりにあたって、以下の情報が決定されている、すなわち、（１）場代表的信号の現在のパルスにおけるピークの数、（２）現在のパルスにおけるトラフの数、（３）現在のパルスの各々のピーク及びトラフの時間及び振幅、（４）現在のパルスにおけるゼロ交差の数及び時間。 The process steps illustrated by FIGS. 10A, 10B, 10C and 10D are used to detect signals of interest and collect information. In particular, at the end of step 208, the following information has been determined: (1) the number of peaks in the current pulse of the field representative signal, (2) the number of troughs in the current pulse, (3) the current (4) Number and time of zero crossings in the current pulse.

パルス分類
パルスが図１０Ｂのステップ１８０において終了したと決定されると、プロセスは、ステップ１８４から図１０Ｅのステップ２４２に進み、ここで、パルス分類が開始する。パルス分類は、ステップ２４４においてパルスに関するデフォルト値をＩＣイベントとして確立することによって開始する。全体のパルス持続時間は、ステップ２４６において評価される。パルスが持続時間において短すぎるか、パルス内の任意のピークの最大振幅が小さすぎる場合、イベントはノイズと評価され、ステップ２４８において廃棄され、ゼロ交差、ピーク及びトラフのカウントはステップ２５０においてゼロにされ、プロセスは図１０Ｂのステップ１７４に戻る。パルスが十分な持続時間を有する場合、ステップ２５２においてゼロ交差の過度の数に関して評価される。多すぎるゼロ交差は、ノイズの他のしるしであり、この場合において、パルスはステップ２４８において廃棄され、プロセスは図１０Ｂのステップ１７４に戻る。新奇のパルス分類プロセスは、ステップ２５６によって例示され、ここで、パルスは、第１の極性の最大ピークから反対の極性の最大ピークまで、短い時間の間に評価される。このテストの結果は、このテスト後、すべてのパルスは図１０Ｆのステップ２６０におけるバイポーラ振幅比テストに進むため、一時的に保存されなければならない（ステップ２５７及び２５８）。このパルス分類パラメータは、第１ピーク２９４と第２ピーク２９６との間の時間によって与えられる。これらのピーク間に短い時間差を有するパルスは、ＩＣパルス又はリーダパルスとして分類される。 Pulse Classification If it is determined that the pulse has ended in step 180 of FIG. 10B, the process proceeds from step 184 to step 242 of FIG. 10E, where pulse classification begins. Pulse classification begins by establishing a default value for the pulse as an IC event in step 244. The total pulse duration is evaluated at step 246. If the pulse is too short in duration or the maximum amplitude of any peak in the pulse is too small, the event is evaluated as noise and discarded at step 248 and zero crossings, peaks and trough counts are zeroed at step 250. The process then returns to step 174 of FIG. 10B. If the pulse has sufficient duration, it is evaluated at step 252 for an excessive number of zero crossings. Too many zero crossings is another indication of noise, in which case the pulse is discarded at step 248 and the process returns to step 174 of FIG. 10B. The novel pulse classification process is illustrated by step 256, where the pulses are evaluated in a short time from the maximum peak of the first polarity to the maximum peak of the opposite polarity. The result of this test must be temporarily saved (steps 257 and 258) since after this test all pulses proceed to the bipolar amplitude ratio test in step 260 of FIG. 10F. This pulse classification parameter is given by the time between the first peak 294 and the second peak 296. Pulses with a short time difference between these peaks are classified as IC pulses or leader pulses.

バイポーラ振幅比テスト
ステップ２６０は、任意のその後の反対極性ピークの最大のもの（図１３の２９９）が、最初の極性の最大ピーク２９４のあらかじめ決められた分数より大きいかどうかを決定するのに使用される。反対極性ピーク時間差（図１０Ｅの２５６）が短いイベントにおいて、バイポーラ振幅比は、バイポーラＩＣ放電パルスと、ユニポーラに近くなる傾向にあるリーダパルスとを識別する。したがって、ステップ２６０の後、反対極性ピーク時間テストの結果は調査されなければならない（ステップ２６１、２６３）。バイポーラ振幅比２６０が大きく、反対極性ピーク時間結果が真である場合（ステップ２６３）、パルスは、リーダによると分類される（ステップ２６４）。好適実施例において、リーダパルスは、ＩＣ放電パルスの特別な場合と考えられる。ステップ２６４及び２６５を過ぎて、他のテストは必要とされず、ＩＣ放電パルス情報は図１０Ｈのステップ２８４において保存される（２６７）。他方において、バイポーラ振幅比が大きい場合、反対極性ピーク時間結果は偽であり（ステップ２６３）、パルスは、ステップ２７０において、遠くのＣＧ雷撃によると分類される。最終的に、バイポーラ振幅比が小さく、反対極性ピーク時間結果が偽である場合（ステップ２６１）、パルスは、ステップ２６８において、ＣＧ復帰雷撃（遠くない）によると分類される。いずれかのイベントにおいて、パルス分類はステップ２７１において続く。任意に、分類は、ＩＣ放電を除去するのに使用される場合、パルスは、ステップ２６６において廃棄されてもよく、プロセスは図１０Ｂのステップ１７４に戻る。 The bipolar amplitude ratio test step 260 is used to determine whether the maximum of any subsequent opposite polarity peak (299 in FIG. 13) is greater than a predetermined fraction of the maximum peak 294 of the first polarity. Is done. In events where the opposite polarity peak time difference (256 in FIG. 10E) is short, the bipolar amplitude ratio distinguishes between bipolar IC discharge pulses and leader pulses that tend to be close to unipolar. Therefore, after step 260, the results of the opposite polarity peak time test must be examined (steps 261, 263). If the bipolar amplitude ratio 260 is large and the opposite polarity peak time result is true (step 263), the pulse is classified according to the reader (step 264). In the preferred embodiment, the leader pulse is considered a special case of an IC discharge pulse. Beyond steps 264 and 265, no other tests are required and the IC discharge pulse information is saved in step 284 of FIG. 10H (267). On the other hand, if the bipolar amplitude ratio is large, the opposite polarity peak time result is false (step 263) and the pulse is classified in step 270 as due to a distant CG lightning strike. Eventually, if the bipolar amplitude ratio is small and the opposite polarity peak time result is false (step 261), the pulse is classified in step 268 as CG return lightning strike (not far). In any event, pulse classification continues at step 271. Optionally, if classification is used to remove the IC discharge, the pulse may be discarded at step 266 and the process returns to step 174 of FIG. 10B.

ピークトゥゼロテスト
ゼロ時間に対する第１ピークは、図１０Ｆのステップ２７１において評価される。図１３のピークトゥゼロ時間２９８が持続時間において比較的長い場合、パルスはその分類をＣＧイベントとして保持する。ピークトゥゼロ時間２９８が短い場合、パルスは、ステップ２６２において、ＩＣイベントとして再分類される。いずれかのイベントにおいて、パルス分類は図１０Ｇのステップ２７４において続く。 Peak to Zero Test The first peak for zero time is evaluated in step 271 of FIG. 10F. If the peak-to-zero time 298 in FIG. 13 is relatively long in duration, the pulse retains its classification as a CG event. If the peak-to-zero time 298 is short, the pulse is reclassified as an IC event in step 262. In either event, pulse classification continues at step 274 of FIG. 10G.

第１ピークより大きい第２ピークテスト
図１０Ｇのステップ２７４は、同じ極性の２つ以上のピーク（図１３の２９４、２９６）が、反対の極性のピーク２９９の前に生じるかどうかを決定する。生じなければ、パルス分類はステップ２８２において終了する。そうでなければ、追加のテスト２７６は、パルス内の同じ極性の第２ピーク２９６が、パルスの第１ピーク２９４より十分に大きいかどうかを決定するのに使用される。真であれば、パルスは、ステップ２８０において雲放電として再分類される。そうでなければ、パルスは、ＣＧ放電としてその分類を保つ。いずれかの場合において、分類はステップ２８２において終了し、プロセスは、パルス情報の記録、図１０Ｈのステップ２８４に進む。 Second Peak Test Greater Than First Peak Step 274 in FIG. 10G determines whether two or more peaks of the same polarity (294, 296 in FIG. 13) occur before peaks 299 of opposite polarity. If not, the pulse classification ends at step 282. Otherwise, an additional test 276 is used to determine whether the second peak 296 of the same polarity in the pulse is sufficiently larger than the first peak 294 of the pulse. If true, the pulse is reclassified as a cloud discharge in step 280. Otherwise, the pulse keeps its classification as a CG discharge. In either case, the classification ends at step 282 and the process proceeds to record pulse information, step 284 of FIG. 10H.

パルス情報保存
図１０Ｈのステップ２８４は、パルス情報及びイベント分類を格納するプロセスを開始する。ステップ２８６において、パルスは、以下の情報によって規定される、すなわち、しきい値交差時間、開始時間、第１及び第２ピーク時間、第１立ち上がり時間、第１及び第２ピーク振幅、ピークトゥゼロ時間、逆極性ピーク時間及び振幅、第１ゼロ交差における場導関数、パルス分類。ステップ２８８において、この情報は、図６におけるＳＤ−ＲＡＭの結果バッファ１４６において格納される。この時点において、プロセスは、新たなデータ標本を得て（ステップ２８９）、図１０Ｂのステップ１７４に戻る。同時に、２８８において結果バッファに保存されたパルス情報は、パルス列を見つけ処理する他のプロセス２９０に利用可能になる。 Save Pulse Information Step 284 of FIG. 10H begins the process of storing pulse information and event classification. In step 286, the pulse is defined by the following information: threshold crossing time, start time, first and second peak times, first rise time, first and second peak amplitudes, peak to zero. Time, reverse polarity peak time and amplitude, field derivative at first zero crossing, pulse classification. In step 288, this information is stored in the SD-RAM result buffer 146 in FIG. At this point, the process obtains a new data sample (step 289) and returns to step 174 of FIG. 10B. At the same time, the pulse information stored in the result buffer at 288 is made available to other processes 290 that find and process the pulse train.

図１４のフローチャートは、個々のパルスをパルス列にグループ化するプロセスを例示する。パルス列処理は、ステップ４１２において開始し、パルス情報が図１０Ｈのステップ２８８において結果バッファ１４６に格納されたとき開始する。最も最近のパルスと前のパルスとの間の時間は、ステップ４１４において評価される。２つのパルス間の時間間隔が予め決められた量を超える場合、前のパルスはステップ４１６で調査され、存在するパルス列の一部であるかどうかを決定する。そうであれば、存在するパルス列は、終了したとみなされ、データはステップ４２２において圧縮され、圧縮されたデータは、ステップ４２４においてホストＰＣ１２２に送られ、前のパルスとその関連するパルス列とは、ステップ４２６において結果バッファ１４６から除去され、パルス列バッファは、ステップ４２８においてきれいにされる。前のパルスが存在するパルス列の一部ではない場合、間のパルスは、図１０Ｈのステップ２８６において保存されたすべてのパラメータと共に、ステップ４１８においてホストＰＣ１２２に転送され、ステップ４２０において結果バッファ１４６から除去される。ステップ４１４において評価された時間間隔が、予め決められた量未満であるとわかった場合、ステップ４３０において、前のパルスは評価され、存在するパルス列に属するかどうかを決定する。そうであれば、任意のＰＴＫテストはステップ４３２において行われ、ステップ４３６において、最新パルスの振幅は評価され、現在のパルス列の任意の前のパルスより大きいかどうかを決定する。現在のパルス列の任意の前のパルスより大きいことがわかった場合、最新パルスはステップ４３８においてフラグ立てされる。ステップ４３０に戻って、前のパルスが現在のパルス列の一部ではない場合、ステップ４３４において、前のパルスで開始する新たなパルス列が形成され、プロセスはステップ４３２、４３６及び４３８に進む。このプロセスの最終ステップは、ステップ４４０において、最新パルスを結果バッファ１４６における第２最新パルスの位置に移動し、次に、ステップ４１２に戻り、次のパルスの到着を待つことである。最大待ち時間は、活動がほとんどない場合、合理的な時間周期内でパルスが中央解析器に伝送されるのを確実にするのにも使用される。 The flowchart of FIG. 14 illustrates the process of grouping individual pulses into pulse trains. Pulse train processing begins at step 412 and begins when pulse information is stored in result buffer 146 at step 288 of FIG. 10H. The time between the most recent pulse and the previous pulse is evaluated at step 414. If the time interval between the two pulses exceeds a predetermined amount, the previous pulse is examined at step 416 to determine if it is part of an existing pulse train. If so, the existing pulse train is considered complete, the data is compressed in step 422, and the compressed data is sent to the host PC 122 in step 424, where the previous pulse and its associated pulse train are The result buffer 146 is removed at step 426 and the pulse train buffer is cleaned at step 428. If the previous pulse is not part of an existing pulse train, the intervening pulses are transferred to the host PC 122 at step 418 along with all parameters stored at step 286 of FIG. 10H and removed from the result buffer 146 at step 420. Is done. If the time interval evaluated in step 414 is found to be less than a predetermined amount, in step 430 the previous pulse is evaluated to determine if it belongs to an existing pulse train. If so, an optional PTK test is performed at step 432 and at step 436 the amplitude of the latest pulse is evaluated to determine if it is greater than any previous pulse in the current pulse train. If it is found that it is greater than any previous pulse in the current pulse train, the latest pulse is flagged at step 438. Returning to step 430, if the previous pulse is not part of the current pulse train, then in step 434, a new pulse train starting with the previous pulse is formed and the process proceeds to steps 432, 436 and 438. The final step in this process is to move the latest pulse to the position of the second latest pulse in the result buffer 146 in step 440 and then return to step 412 to wait for the arrival of the next pulse. The maximum latency is also used to ensure that pulses are transmitted to the central analyzer within a reasonable time period when there is little activity.

前世代の稲妻検出システムにおいて、“プレトリガ抑制”テストは、ＣＧ雷撃が反対の極性のイベントによって直前に先行されるかどうかを決定することから成る。そうであれば、現在のパルス及び前のパルスの双方は、これらはおそらくＩＣ放電又はノイズ又は干渉によって生じたとみなされるため、廃棄される。これらの従来のシステムにおいて、これらのパルスを廃棄することは、アナログハードウェアをさらなる解析に拘束するよりも効率的だとみなされていた。しかしながら、本発明において、より完全なプレトリガ抑制テストを行うことがより効率的であることがわかった。図１５を参照すると、フローチャートは、図１４において参照されたプレトリガ抑制テストを例示する。このテストは、ステップ４５０で開始する。現在のパルスは、ステップ４５２において評価され、ＣＧ雷撃かどうかを決定する。そうでない場合、プロセスは、パルス列処理アルゴリズムステップ４６６に戻る。しかしながら、現在のパルスがＣＧ雷撃である場合、最初にステップ４５３においてホストＰＣに伝送され、図１０Ｈのステップ２８６において特徴の完全な組が保存される。次に、前のパルスは、ステップ４５４において調査され、ＩＣイベントであるかどうかを決定する。そうでない場合、プロセスは、ステップ４６６におけるパルス列処理アルゴリズムに戻る。現在のパルスがＣＧ雷撃の結果であり、前のパルスがＩＣイベントによって生じた場合、アルゴリズムの次のステップ４５６は、現在のパルス及び前のパルスが反対の極性を有するかどうかを決定することである。そうでない場合、プロセスは、ステップ４６６におけるパルス列処理アルゴリズムに戻る。双方のパルスが反対の極性を有する場合、現在のパルス列は、ステップ４５８−４６４において廃棄され、プロセスは、図１４のステップ４１２に戻る。 In previous generation lightning detection systems, the “pre-trigger suppression” test consists of determining whether a CG lightning strike is immediately preceded by an event of opposite polarity. If so, both the current pulse and the previous pulse are discarded as they are probably caused by IC discharge or noise or interference. In these conventional systems, discarding these pulses was considered more efficient than constraining the analog hardware to further analysis. However, it has been found that it is more efficient to perform a more complete pretrigger suppression test in the present invention. Referring to FIG. 15, the flowchart illustrates the pre-trigger suppression test referenced in FIG. This test begins at step 450. The current pulse is evaluated at step 452 to determine if it is a CG lightning strike. If not, the process returns to pulse train processing algorithm step 466. However, if the current pulse is a CG lightning strike, it is first transmitted to the host PC at step 453, and the complete set of features is saved at step 286 of FIG. 10H. The previous pulse is then examined at step 454 to determine if it is an IC event. Otherwise, the process returns to the pulse train processing algorithm in step 466. If the current pulse is the result of a CG lightning strike and the previous pulse was caused by an IC event, the next step 456 of the algorithm is to determine if the current pulse and the previous pulse have opposite polarities. is there. Otherwise, the process returns to the pulse train processing algorithm in step 466. If both pulses have opposite polarities, the current pulse train is discarded at steps 458-464 and the process returns to step 412 of FIG.

本発明の要約において言及したように、ＲＰＳセンサは、前世代センサより少なくとも一桁多い稲妻放電を検出し評価することができる。したがって、稲妻情報を中央解析器に送る改善された方法が必要とされる。本発明は、図１４のプロセスによってパルス列において生じる稲妻放電に関する新奇のデータ圧縮プロセスを使用する。最大パルスは、基準パルスと、その振幅、時間及び方向（利用可能なら）とが、８８ビットデータ記録において含まれるため、設計される。パルス列における他のパルスは、基準パルスの分数振幅と、前又は次のパルスのいずれかの時間に対するタイムスタンプとによって表され、２４ビットデータ記録によって表わされる。これは、伝送しなければならない情報を大きく減少する。 As mentioned in the summary of the present invention, the RPS sensor can detect and evaluate at least one digit more lightning discharge than the previous generation sensor. Therefore, an improved method for sending lightning information to a central analyzer is needed. The present invention uses a novel data compression process for lightning discharge produced in the pulse train by the process of FIG. The maximum pulse is designed because the reference pulse and its amplitude, time and direction (if available) are included in the 88-bit data record. The other pulses in the pulse train are represented by the fractional amplitude of the reference pulse and the time stamp for either the previous or next pulse, and are represented by a 24-bit data record. This greatly reduces the information that must be transmitted.

図１６を参照すると、６個の電磁パルス４７０は、これらの関係する分数秒時間４７２と、マイクロ秒における時間４７４と、振幅４７６とを列挙される。これらのパルス例は、２００１年８月６日午前０時において生じた。第１パルスは、この日の午前０時の５００ミリ秒後に生じ、図１７において詳細に表される。この例における最大パルスの完全なタイムスタンプは、１９７０年１月１日（ＵＮＩＸ（登録商標）時間）から９９７０５６０００秒である。このタイムスタンプの３２ビット１６進法表現４８０は、３Ｂ６ＤＤＥ００ｈである。分数時間カウントは、５００マイクロ秒を予め決められた時間単位によって割ることによって導き出され、前記時間単位は、２０ＭＨｚＡＤＣの使用のため、好適実施例において５０ナノ秒である（各々の５０ナノ秒周期は“５０ナノ秒カウント”）。５０ナノ秒で割った５００マイクロ秒は、１００００の分数時間カウントを生じる。この分数時間カウントの１６進法表現４８２は、２７１０ｈである。第１パルス４７１の振幅（４４００カウント）の１６進法表現４８４は、１１３０ｈである。この特定のセンサは、方向情報を与えず、３５９．９９度の値を角度測定として指定することによって指示する。この角度情報の１６進法表現４８６は、７ＦＦＦｈである。このパルスがＩＣ放電によって発生されたことの決定は、“１”のバイナリ値４８８によって示される（ＣＧ雷撃は“０”ビットを発生する）。 Referring to FIG. 16, six electromagnetic pulses 470 are listed with their associated fractional second time 472, time 474 in microseconds, and amplitude 476. These pulse examples occurred at midnight on August 6, 2001. The first pulse occurs 500 milliseconds after midnight on this day and is represented in detail in FIG. The complete time stamp of the maximum pulse in this example is from January 1, 1970 (UNIX time) to 97056000 seconds. The 32-bit hexadecimal representation 480 of this time stamp is 3B6DDE00h. The fractional time count is derived by dividing 500 microseconds by a predetermined time unit, which is 50 nanoseconds in a preferred embodiment for use of a 20 MHz ADC (each 50 nanosecond period). Is "50 nanosecond count"). 500 microseconds divided by 50 nanoseconds yields a fractional time count of 10,000. The hexadecimal representation 482 of this fractional time count is 2710h. The hexadecimal representation 484 of the amplitude (4400 counts) of the first pulse 471 is 1130h. This particular sensor gives no direction information and indicates by specifying a value of 359.999 degrees as the angle measurement. The hexadecimal representation 486 of this angle information is 7FFFh. The determination that this pulse was generated by an IC discharge is indicated by a binary value 488 of “1” (CG lightning strikes generate “0” bits).

データ圧縮
図１８及び１９と、図２０Ａ−２０Ｄのフローチャートの例示は、パルス列をデータ記録中に圧縮するプロセスを例示するのに使用される。 Data Compression The illustrations of the flowcharts of FIGS. 18 and 19 and FIGS. 20A-20D are used to illustrate the process of compressing a pulse train during data recording.

パルスのグループ化中（図１４）、最大振幅パルスは確認される。この例において、図１６の第２パルス４７３は、５１００カウントの振幅を有する最大である。時間と、秒カウントの分数と、振幅と、角度と、分類と、より小さいパルスの分数振幅が含まれるかどうかを示す追加のビットとを含む最大振幅パルス４７３のバイナリ表現は、本発明によって発生される。図１８は、圧縮アルゴリズムによる本例に関する最大パルスの８８ビット圧縮表現４９０を示す。最大振幅パルス４７３の１６進法表現は、図１８におけるバイナリ表現４９０によって示される。 During the grouping of pulses (FIG. 14), the maximum amplitude pulse is confirmed. In this example, the second pulse 473 of FIG. 16 is a maximum with an amplitude of 5100 counts. A binary representation of the maximum amplitude pulse 473, including time, fraction of second count, amplitude, angle, classification, and additional bits indicating whether a smaller pulse fractional amplitude is included, is generated by the present invention. Is done. FIG. 18 shows an 88-bit compressed representation 490 of the maximum pulse for this example according to the compression algorithm. The hexadecimal representation of the maximum amplitude pulse 473 is shown by the binary representation 490 in FIG.

本発明によれば、最大振幅パルス４７３以外の同じパルス列におけるパルスは、最大パルス４７３に対する分数振幅と、前又は次のパルスに対する時間差とによって表される。最大パルス前の各々のパルスに関して、時間差は、現在パルスの５０ナノ秒時間カウントを、これに続くパルスの５０ナノ秒時間カウントから引くことによって確立され、結果として、負である１３ビット符号付きバイナリ数を生じる。同様に、最大パルス後の各パルスに関して、時間差は、現在パルスの５０ナノ秒カウントを、その前のパルスの５０ナノ秒カウントから引くことによって与えられ、結果として、正である１３ビット符号付き値を生じる。最大パルス以外のすべてのパルスに関して、パルスの分数振幅は、現在パルスの振幅に１０００を掛け、最大パルスの振幅で割り、結果を最も近い整数に四捨五入することによって計算される。この整数は、次に、１０ビットバイナリ数によって表される。１ビットバイナリフラグは、パルスがＣＧイベントによるか（“０”）、又はＩＣイベントによるか（“１”）を示すのに使用される。１３ビット時間差と、１ビット分類フラグと、１０ビット分数振幅とは、一緒に連結され、図１９におけるバイナリ表現５００と、これらの１６進法等価物５０２とを発生する。したがって、図１６の６個のパルスは、最大振幅パルスに関して図１８の１つの８８ビットデータ記録４９０と、最大パルス以外の５個のパルスに関して図１９の５個の２４ビットデータ記録５００とによって表される。本発明の他の任意の実施例は、上記で言及された１３ビット時間差及び１０ビット分数振幅より、１５ビット符号付き時間差値及び８ビット分数振幅値を使用する。この２３ビットデータ記録設計の他のバージョンは、最大時間間隔と振幅分解能との間のトレードオフを考慮するように使用されてもよい。 According to the present invention, pulses in the same pulse train other than the maximum amplitude pulse 473 are represented by a fractional amplitude with respect to the maximum pulse 473 and a time difference with respect to the previous or next pulse. For each pulse before the maximum pulse, the time difference is established by subtracting the 50 ns time count of the current pulse from the 50 ns time count of the following pulse, resulting in a 13-bit signed binary that is negative. Yield number. Similarly, for each pulse after the maximum pulse, the time difference is given by subtracting the 50 nanosecond count of the current pulse from the 50 nanosecond count of the previous pulse, resulting in a positive 13-bit signed value. Produce. For all pulses other than the maximum pulse, the fractional amplitude of the pulse is calculated by multiplying the current pulse amplitude by 1000, dividing by the maximum pulse amplitude, and rounding the result to the nearest whole number. This integer is then represented by a 10-bit binary number. The 1-bit binary flag is used to indicate whether the pulse is due to a CG event (“0”) or an IC event (“1”). The 13-bit time difference, 1-bit classification flag, and 10-bit fractional amplitude are concatenated together to produce the binary representation 500 in FIG. 19 and their hexadecimal equivalent 502. Thus, the six pulses of FIG. 16 are represented by one 88-bit data record 490 of FIG. 18 for the maximum amplitude pulse and five 24-bit data records 500 of FIG. 19 for five pulses other than the maximum pulse. Is done. Other optional embodiments of the present invention use 15-bit signed time difference values and 8-bit fractional amplitude values from the 13-bit time difference and 10-bit fractional amplitude referred to above. Other versions of this 23-bit data recording design may be used to allow for a trade-off between maximum time interval and amplitude resolution.

図２０Ａ−２０Ｄは、本発明による圧縮プロセスを例示するのに使用される。ステップ５０４において、最大振幅の位置が認識される。ステップ５０６において、最大パルスの３２ビットタイムスタンプ及び２５ビット５０ナノ秒カウントが格納される。振幅分数が、パルス列の他のパルスの表現において使用されるべき場合（ステップ５０８）、振幅分数フラグビットはステップ５１２においてセットされ、そうでなければ、ステップ５１０においてきれいにされる。最大パルスの振幅の１４ビットバイナリ表現は、ステップ５１４において格納される。方向情報が与えられる場合（ステップ５１６）、最大パルスの方位角の１５ビットバイナリ表現は、ステップ５２０において発生され、そうでない場合、３５９．９９度に関する１５ビットバイナリ表現は、ステップ５１８において使用される。プロセスは、図２０Ｂのステップ５２２において続き、ここで、イベントの形式を示すフラグがセットされる。バイナリ“１”は、ＩＣイベントを示し、“０”は、ＣＧイベントを示す。“現在パルス”ポインタは、ステップ５２４において、最大パルスの前のパルスを現すデータ構造にセットされる。１３ビット値は、ステップ５２８及び５３０において、現在パルスと、パルス列におけるそのすぐ後のパルスとの間の時間差に関して発生される。ステップ５３２において、プロセスは、振幅分数が使用されているかどうかを決定し、そうであれば、１０ビット値が、ステップ５３４及び５３６において、最大パルスのすぐ前のパルスの振幅分数に関して発生され、分類ビットが、図２０Ｃのステップ５３８においてセットされる。ステップ５２４において初期化されたポインタは、次に、ステップ５４０においてディクレメントされ、プロセスは、ポインタがパルス列の開始に達するまで、図２０Ｂのステップ５２６へループする。 20A-20D are used to illustrate the compression process according to the present invention. In step 504, the position of maximum amplitude is recognized. In step 506, the 32-bit timestamp of the maximum pulse and the 25-bit 50 nanosecond count are stored. If the amplitude fraction is to be used in the representation of other pulses in the pulse train (step 508), the amplitude fraction flag bit is set at step 512, otherwise it is cleared at step 510. A 14-bit binary representation of the maximum pulse amplitude is stored in step 514. If direction information is provided (step 516), a 15-bit binary representation of the maximum pulse azimuth is generated in step 520, otherwise a 15-bit binary representation for 359.999 degrees is used in step 518. . The process continues at step 522 of FIG. 20B where a flag indicating the type of event is set. Binary “1” indicates an IC event, and “0” indicates a CG event. The “current pulse” pointer is set in step 524 to a data structure representing the pulse before the maximum pulse. A 13-bit value is generated in steps 528 and 530 for the time difference between the current pulse and the immediately following pulse in the pulse train. In step 532, the process determines whether an amplitude fraction is being used, and if so, a 10-bit value is generated in steps 534 and 536 for the amplitude fraction of the pulse immediately prior to the maximum pulse and classified. The bit is set in step 538 of FIG. 20C. The pointer initialized in step 524 is then decremented in step 540 and the process loops to step 526 in FIG. 20B until the pointer reaches the start of the pulse train.

ポインタが列の開始に達したら、最大パルスの前のすべてのパルスが符号化されたことを示し、ポインタは、最大パルス後の第１パルスにリセットされる（図２０Ｃのステップ５４２）。１３ビット値は、図２０Ｃのステップ５４６及び５４８において、最大パルスと、パルス列においてそれより前のパルスとの間の時間差に関して発生される。図２０Ｄのステップ５５０において、プロセスは、振幅分数が使用されているかどうかを決定し、そうである場合、１０ビット値は、ステップ５５２及び５５４において、最大パルス直後のパルスの振幅分数に関して発生され、分類ビットは、図２０Ｄのステップ５５６においてセットされる。ステップ５４２におけるポインタセットは、ステップ５５８においてインクリメントされ、プロセスは、ポインタがパルス列の終了に達するまで、図２０Ｃのステップ５４４へループする。これが生じる場合、情報は、本発明によって圧縮され、図２０Ｄのステップ５６０において中央解析器に伝送される準備ができ、この時点において、プロセスは終了する（ステップ５６２）。 When the pointer reaches the beginning of the column, it indicates that all pulses before the maximum pulse have been encoded, and the pointer is reset to the first pulse after the maximum pulse (step 542 in FIG. 20C). A 13-bit value is generated in steps 546 and 548 of FIG. 20C for the time difference between the maximum pulse and the previous pulse in the pulse train. In step 550 of FIG. 20D, the process determines whether an amplitude fraction is being used, and if so, a 10-bit value is generated in steps 552 and 554 for the amplitude fraction of the pulse immediately following the maximum pulse, The classification bit is set in step 556 of FIG. 20D. The pointer set in step 542 is incremented in step 558 and the process loops to step 544 in FIG. 20C until the pointer reaches the end of the pulse train. If this occurs, the information is compressed according to the present invention and is ready to be transmitted to the central analyzer in step 560 of FIG. 20D, at which point the process ends (step 562).

リモートプログラム可能センサ１２と中央解析器２０との間の情報の伝送は、パケット又はメッセージとして生じる。これらのメッセージは、いくつかの８ビットバイナリワードで形成される。パケットのサイズは、パルス列におけるパルスの数によって可変である。パルス列におけるパルスがより多くなると、メッセージはより大きくなる。各々のメッセージは、パルス列における最大パルスを表す１１バイトを含む。メッセージは、振幅分数が使用されている場合、パルス列における各々の追加のパルスに関する他の３バイトも含む。そうでない場合、メッセージは、パルス列における各々の追加のパルスに関する１と４分の３（実際には２）バイトを含む。 Transmission of information between the remote programmable sensor 12 and the central analyzer 20 occurs as a packet or message. These messages are made up of several 8-bit binary words. The size of the packet is variable depending on the number of pulses in the pulse train. The more pulses in the pulse train, the larger the message. Each message includes 11 bytes representing the maximum pulse in the pulse train. The message also includes the other 3 bytes for each additional pulse in the pulse train if amplitude fractions are used. Otherwise, the message contains 1 and 3/4 (actually 2) bytes for each additional pulse in the pulse train.

ときどき、ＶＨＦ周波数範囲において動作するセンサにおいて特に、パルス列の圧縮さえ、リアルタイムにおいて、すべてのパルスを利用可能な通信システムによって伝送することを可能にするのには不十分である。このような状況において、センサは、特定の時間周期において生じるパルス又はパルス列の一部のみを選択し、これらのみを伝送することができる。より特には、時間は、秒の開始を基準とする短い時間周期（例えば、５０ミリ秒周期）に分割される。通信システムにおける情報のバックアップのイベントにおいて（出力バッファにおけるデータ蓄積によって明らかなように）、データ量は、これらの時間周期の集合における最初の数イベントに減少する。例えば、我々は、１秒における２０の５０ミリ秒周期の各々からの最初のイベントのみを伝送することができる。この“データデシメーション”アルゴリズムは、ＧＰＳ時間情報によってネットワークにおけるすべてのセンサ間で同期され、その結果、すべてのセンサは、同じ時間周期に対応するデータを伝送することを保証される。中央解析器の動作は、以下に説明される。 Sometimes, even in sensors operating in the VHF frequency range, even pulse train compression is insufficient to allow all pulses to be transmitted by available communication systems in real time. In such a situation, the sensor can only select and transmit only some of the pulses or pulse trains that occur in a particular time period. More specifically, the time is divided into short time periods (eg, 50 millisecond periods) relative to the start of the second. In the event of information backup in a communication system (as evidenced by data accumulation in the output buffer), the amount of data is reduced to the first few events in the set of these time periods. For example, we can only transmit the first event from each of the 20 50 millisecond periods in 1 second. This “data decimation” algorithm is synchronized between all sensors in the network by GPS time information, so that all sensors are guaranteed to transmit data corresponding to the same time period. The operation of the central analyzer is described below.

データ伸張
情報が中央解析器によって受けられると、伸張されなければならない。図２１Ａ−２１Ｃのフローチャートは、リモートプログラム可能センサから受けたメッセージを伸張するのに必要なプロセスを表す。メッセージにおけるバイト数は、図２１Ａのステップ５７２において決定される。最大パルスのタイムスタンプは、ステップ５７４におけるメッセージから抽出され、振幅分数の使用は、ステップ５７８において決定される。メッセージにおけるパルスの合計数は、振幅分数が使用されない場合、ステップ５８０において、振幅分数が使用される場合、ステップ５８２において決定される。このアルゴリズムは、ステップ５７２において決定されたメッセージ全体におけるバイト数をとり、最大振幅パルスを記述するのに必要なワード数、７ワードを引く。この結果は、圧縮されたパルスを表すのに必要なバイト数、振幅分数が使用されない場合は２、振幅分数が使用される場合は３で割られる。１の量が、前記商に加えられ、パルス列におけるパルスの全体数を発生する。 Data decompression When information is received by the central analyzer, it must be decompressed. The flowchart of FIGS. 21A-21C represents the process necessary to decompress a message received from a remote programmable sensor. The number of bytes in the message is determined in step 572 of FIG. 21A. The maximum pulse time stamp is extracted from the message in step 574 and the use of the amplitude fraction is determined in step 578. The total number of pulses in the message is determined in step 580 if the amplitude fraction is not used, and in step 582 if the amplitude fraction is used. This algorithm takes the number of bytes in the entire message determined in step 572 and subtracts 7 words, the number of words needed to describe the maximum amplitude pulse. This result is divided by the number of bytes needed to represent the compressed pulse, 2 if the amplitude fraction is not used, and 3 if the amplitude fraction is used. A quantity of 1 is added to the quotient to generate the total number of pulses in the pulse train.

最大パルスの振幅は、ステップ５８４において決定され、イベント分類は、ステップ５８６において決定される。ループカウンタは、図２１Ｂのステップ５８８においてゼロに初期化される。ループは、パルス列におけるすべての残りのパルスを通して進むのに使用される。各々の符号付き時間差は、ステップ５９２において、圧縮されたデータストリームから抽出され、最大パルス（決定５９４において決定されたように、ループを通じて第１回目ならステップ６０２、又は、決定５９６において決定されたように、時間差が符号を変化した場合、ステップ６００）、又は、最も最近デコードされたパルスの時間（ステップ５９８）のいずれかのタイムスタンプに加えられ、各々のパルスが発生した絶対時間を発生する。パルス分類は、ステップ６０４において決定される。図２１Ｃのステップ６０６は、振幅分数が圧縮されたデータにおいて含まれるかどうかを決定するのに使用される。そうであれば、各々のパルスの実際の振幅は、図２１Ｃのステップ６０８及び６１０において再生される。ループカウンタは６１２においてインクリメントされ、プロセスは図２１Ｂのステップ５９０に戻る。ループは、ループカウンタが、パルス列におけるすべてのパルスが伸張されたことを示す、ステップ５８０又はステップ５８２において決定されたパルス数に等しくなるまで続く。この時点において、プロセスは、図２１Ｃのステップ６１４において終了する。 The maximum pulse amplitude is determined in step 584 and the event classification is determined in step 586. The loop counter is initialized to zero in step 588 of FIG. 21B. The loop is used to proceed through all remaining pulses in the pulse train. Each signed time difference is extracted from the compressed data stream in step 592 and appears to be the maximum pulse (as determined in step 602 or decision 596 for the first time through the loop as determined in decision 594). In addition, if the time difference changes sign, it is added to the time stamp of either step 600) or the time of the most recently decoded pulse (step 598) to generate the absolute time that each pulse occurred. The pulse classification is determined in step 604. Step 606 of FIG. 21C is used to determine whether an amplitude fraction is included in the compressed data. If so, the actual amplitude of each pulse is recovered in steps 608 and 610 of FIG. 21C. The loop counter is incremented at 612 and the process returns to step 590 of FIG. 21B. The loop continues until the loop counter is equal to the number of pulses determined in step 580 or step 582, indicating that all pulses in the pulse train have been stretched. At this point, the process ends at step 614 of FIG. 21C.

情報が伸張されたら、他のリモートプログラム可能センサ１２からの情報と比較され、稲妻イベントの位置、振幅及び発生時間を決定する。同じ稲妻イベントによって発生されたパルス列を検出することによって与えられた増加された情報により、改善された相関技術が必要とされる。 Once the information is decompressed, it is compared with information from other remote programmable sensors 12 to determine the position, amplitude and time of occurrence of the lightning event. With the increased information provided by detecting pulse trains generated by the same lightning event, improved correlation techniques are needed.

パルス相関
４つのパルス列は、図２２において例示される。第１パルス列６５０は、稲妻イベントからセンサまでの最も早い到着時間と、多いパルス数（１３）とによって示されるように、稲妻活動の場所に最も近いリモートプログラム可能センサ１２によって検出される。第２パルス列６５２は、より後の到着と、より小さい振幅のより少ない（８）パルスとによって示されるように、第１パルス列６５０を発生したセンサより稲妻活動からさらに遠くに位置するリモートプログラム可能センサ１２によって検出される。第３パルス列６５４に関するリモートプログラム可能センサ１２は、第２パルス列を発生するセンサより稲妻活動からさらに遠くに位置する。第３パルス列６５４は、振幅が第１又は第２パルス列のものより著しく小さいパルスを４個のみ有する。第４パルス列６５６は、稲妻活動から最も遠いリモートプログラム可能センサ１２によって検出される。３個のパルスのみがこのパルス列において明白である。 Pulse Correlation Four pulse trains are illustrated in FIG. The first pulse train 650 is detected by the remote programmable sensor 12 that is closest to the location of the lightning activity, as indicated by the earliest arrival time from the lightning event to the sensor and the high pulse number (13). The second pulse train 652 is a remotely programmable sensor located farther from the lightning activity than the sensor that generated the first pulse train 650, as indicated by later arrivals and fewer (8) pulses of smaller amplitude. 12 is detected. The remote programmable sensor 12 for the third pulse train 654 is located further from the lightning activity than the sensor generating the second pulse train. The third pulse train 654 has only four pulses whose amplitude is significantly smaller than that of the first or second pulse train. Fourth pulse train 656 is detected by remote programmable sensor 12 furthest from lightning activity. Only three pulses are evident in this pulse train.

本発明によるユニークな相関アプローチは、３個のリモートプログラム可能センサ１２又は方向情報を有する２個のリモートプログラム可能センサ１２のいずれかを使用し、高い信頼性のパルス源位置を提供する。方向情報がリモートプログラム可能センサ１２によって与えられない場合、初期のＴＯＡに基づく位置を与えるために、３個のセンサの理論的な理想的部分集合が選択される。このセンサの論理的組は、他の可能な相関されたパルスの組を減少するのに使用される。必要なＴＯＡ差を決定するために、各々のセンサに関する時間窓内のすべてのパルスは、図２３の表を発生する信号振幅を減少することによってソートされる。次に、これらの振幅ソートされたリストのトップにおける最大パルスを有する３個のセンサは、上述した理想的部分集合として選択される。この選択は、最大振幅パルスは実質的に垂直の稲妻放電によって発生され、あるセンサにおいて検出された最大パルスは他のセンサにおいて検出された最大パルスであると思われるという事実に基づく。図２２の例において、部分集合は、第１パルス列６５０と、第２パルス列６５２と、第３パルス列６５４とを発生するリモートプログラム可能センサ１２を含む。これらのパルス列は、これらは最大振幅パルスを所有するため、すべてのセンサによって報告されたパルス列から選択される。３個の理想的センサの各々からの最大パルスは、図２３において示すような１Ｈ、２Ｆ及び３Ｃである。これら３つのパルス間の時間を使用して、評価されたＴＯＡに基づく位置及び発生時間とは、放電に関して決定される。次に、評価された放電位置からすべてのセンサまでの移動時間の予期される値は、決定され、図２４において示される相対時間差アルファ、ベータ及びガンマを引くことによって、パルス列を時間において調節するのに使用される。第２パルス列６５２、第３パルス列６５４及び第４パルス列６５６を各々スライドするのに使用されるアルファ、ベータ及びガンマの値は、関連するセンサの各々に信号が達するのにかかる時間から第１センサに達するのにかかる時間を引いた差によって与えられる。調節後、最初の３個のセンサにおける最大振幅パルスの到着時間は、図２４におけるパルス６６０のグループ化によって示されるように、第４パルス列６５６のパルス４Ｂと一致する。同様に、第２最大相関パルスは、図２４におけるグループ化６６２によって示されるように、第４パルス列６５６の４Ｃと一致し、最終的に、第３最大パルスは、グループ化６５８によって示されるように、第４パルス列６５６の４Ａに対応する。少なくとも１個、（図２４におけるように）好適にはより多くのパルス間時間間隔が調和することがわかった場合、種々のセンサ間の正しい相関を有する確率は１に近い。パルス列が図２４におけるように調和することがわからない場合、図２３における振幅ソートされたリストからの３個のセンサからのパルスの異なった組み合わせは、新たな評価された放電位置を発生するのに使用され、プロセスは終了を開始する。このプロセスは、好適実施例において、プロセスは３又は４回試みられるだけであるが、パルスが調査し尽くされるまで、任意の回数繰り返されてもよい。この相関プロセスは、同様の振幅の規則的な間隔のパルスの存在においても良好に働くという利点を有する。 The unique correlation approach according to the present invention uses either three remote programmable sensors 12 or two remote programmable sensors 12 with direction information and provides a reliable pulse source position. If direction information is not provided by the remote programmable sensor 12, a theoretical ideal subset of three sensors is selected to provide an initial TOA based position. This logical set of sensors is used to reduce other possible correlated pulse sets. To determine the required TOA difference, all pulses in the time window for each sensor are sorted by reducing the signal amplitude generating the table of FIG. The three sensors with the largest pulses at the top of these amplitude sorted lists are then selected as the ideal subset described above. This selection is based on the fact that the maximum amplitude pulse is generated by a substantially vertical lightning discharge, and the maximum pulse detected in one sensor is likely to be the maximum pulse detected in another sensor. In the example of FIG. 22, the subset includes a remote programmable sensor 12 that generates a first pulse train 650, a second pulse train 652, and a third pulse train 654. These pulse trains are selected from the pulse trains reported by all sensors because they possess the largest amplitude pulses. The maximum pulses from each of the three ideal sensors are 1H, 2F and 3C as shown in FIG. Using the time between these three pulses, the estimated TOA based location and generation time is determined for the discharge. Next, the expected value of travel time from the estimated discharge position to all sensors is determined and the pulse train is adjusted in time by subtracting the relative time differences alpha, beta and gamma shown in FIG. Used for. The alpha, beta, and gamma values used to slide the second pulse train 652, the third pulse train 654, and the fourth pulse train 656, respectively, are calculated from the time it takes for the signal to reach each of the associated sensors. Given by the difference minus the time it takes to reach. After adjustment, the arrival times of the maximum amplitude pulses in the first three sensors coincide with pulse 4B of the fourth pulse train 656, as shown by the grouping of pulses 660 in FIG. Similarly, the second largest correlated pulse coincides with 4C of the fourth pulse train 656, as shown by grouping 662 in FIG. 24, and finally the third largest pulse is as shown by grouping 658. , Corresponding to 4A of the fourth pulse train 656. If it is found that at least one, preferably more time intervals between pulses (as in FIG. 24) match, the probability of having the correct correlation between the various sensors is close to one. If the pulse train is not known to match as in FIG. 24, different combinations of pulses from the three sensors from the amplitude sorted list in FIG. 23 are used to generate a new estimated discharge position. And the process begins to finish. This process, in the preferred embodiment, is only attempted 3 or 4 times, but may be repeated any number of times until the pulse is exhausted. This correlation process has the advantage that it works well in the presence of regularly spaced pulses of similar amplitude.

代わりの相関プロセスは、方向発見能力を有する少なくとも２個のセンサを有する稲妻検出システムに使用される。相関プロセスは、ちょうど２個のセンサからの角度及び時間測定が使用され、放電位置及び発生時間の初期評価を発生し、そこから他のセンサへの移動時間が評価されることを除き、上述した方法と同じである。 An alternative correlation process is used for a lightning detection system having at least two sensors with direction finding capabilities. The correlation process is described above, except that angle and time measurements from just two sensors are used to generate an initial assessment of discharge location and time of occurrence, from which travel times to other sensors are evaluated. The method is the same.

相関プロセスの依然として他の拡張は、これらの動きに対して重要な水平成分を有する稲妻放電の伝播の移動経路を追跡するのに使用される。わずかに異なったパルス間時間間隔によって異なったセンサからの相関されたパルスを認知することは、パルス列の発生中稲妻の水平移動によって生じたパルス列の拡張又は短縮を示す。最初の２つの相関方法のいずれかは、大きい程度のタイミングが、わずかに異なったパルス間間隔を考慮するために、細かいスケールのパルス相関において許可される限り、使用されてもよい。２つ又は３つのソースが位置決めされ得る場合、伝播速度及び方向は評価されてもよい。これらの評価は、次に、相関プロセスにさらなる改良を与えるために、他のセンサからのパルス列の短縮又は拡張を予測するのに使用されてもよい。この相関技術は、稲妻放電の異なったブランチを分離するのに有用である。ＴＯＡに基づく位置は、前のパラグラフにおいて記載したプロセスを通じて決定され、ＴＯＡが４つ以上ある場合における最終的な最適化された位置を得るだけでなく、初期位置評価（開始位置）も得る。 Still other extensions of the correlation process are used to track the travel path of lightning discharge propagation that has a significant horizontal component to these movements. Recognizing correlated pulses from different sensors with slightly different time intervals between pulses indicates the expansion or shortening of the pulse train caused by the horizontal movement of lightning during the generation of the pulse train. Either of the first two correlation methods may be used as long as a large degree of timing is allowed in fine scale pulse correlation to account for slightly different inter-pulse spacing. If two or three sources can be positioned, the propagation speed and direction may be evaluated. These estimates may then be used to predict pulse train shortening or expansion from other sensors to provide further improvements to the correlation process. This correlation technique is useful for separating different branches of lightning discharges. The position based on the TOA is determined through the process described in the previous paragraph, not only to obtain the final optimized position when there are more than 4 TOAs, but also to obtain the initial position evaluation (starting position).

上記を考慮して、本発明によるシステムは、先行技術の稲妻検出及び解析システムを超える多数の利点を与えることがわかる。第１に、本システムは、デッドタイムを評価しながらＣＧ及びＩＣイベントの双方を検出する能力を有する。第２に、リモートプログラム可能センサは、微分された及び／又は圧縮された波形の解析により、ＣＧイベントによって忙殺されることなしに、ＩＣイベントに対する増加した感度を有する。第３に、本システムは、新奇の圧縮及び伸張スキームを使用し、増加したイベント情報を、制限された広帯域通信チャネルによって、中央解析器まで伝送する能力を有する。加えて、本システムは、新奇の相関技術を使用し、中央解析器において複雑なパルス列を生じるイベントを相関し、これによって、正確なＴＯＡに基づく位置を与える能力を有する。 In view of the above, it can be seen that the system according to the present invention provides a number of advantages over prior art lightning detection and analysis systems. First, the system has the ability to detect both CG and IC events while evaluating dead time. Second, remote programmable sensors have increased sensitivity to IC events without being overwhelmed by CG events by analysis of differentiated and / or compressed waveforms. Third, the system uses a novel compression and decompression scheme and has the ability to transmit increased event information over a limited broadband communication channel to a central analyzer. In addition, the system has the ability to use novel correlation techniques to correlate events that produce complex pulse trains in the central analyzer, thereby providing an accurate TOA-based position.

上述した明細書において用いられた用語及び表現は、ここでは、説明の用語として使用され、限定の用語として使用されず、図示及び説明した特長又はその一部の等価物を除くこのような用語及び表現の使用において意図はなく、本発明の範囲は、請求項によってのみ規定され、制限されることは認識される。 The terms and expressions used in the above specification are used herein as descriptive terms, not as limiting terms, such terms and features excluding features shown and described or some equivalent thereof. It is recognized that there is no intention in the use of the expression and that the scope of the invention is defined and limited only by the claims.

本発明による雲対地面放電及び雲内放電についてのデータを獲得する好例のシステムの物理的配置の例示である。FIG. 4 is an illustration of the physical layout of an exemplary system for acquiring data for cloud-to-ground and in-cloud discharges according to the present invention. 雲対地面放電によって発生された代表的なＬＦ／ＶＬＦ場波形及び対応する時間導関数波形の例示である。FIG. 4 is an illustration of a representative LF / VLF field waveform and corresponding time derivative waveform generated by a cloud-to-ground discharge. ＩＣ放電によって発生された代表的なＬＦ／ＶＬＦ場波形及び対応する時間導関数波形の例示である。FIG. 4 is an illustration of a representative LF / VLF field waveform and corresponding time derivative waveform generated by an IC discharge. 雲対地面放電及びＩＣ放電の範囲を正規化された信号振幅分布の経験的に得られた累積的分布を示す。Fig. 4 shows an empirically obtained cumulative distribution of signal amplitude distributions normalized for cloud-to-ground discharge and IC discharge ranges. 本発明による稲妻検出及びデータ獲得システムの好適実施例の機能的ブロック図である。1 is a functional block diagram of a preferred embodiment of a lightning detection and data acquisition system according to the present invention. FIG. 本発明による稲妻検出及びデータ獲得システムの好適実施例の構造的ブロック図である。1 is a structural block diagram of a preferred embodiment of a lightning detection and data acquisition system according to the present invention. FIG. 本発明によるアンテナフィルタネットワークのブロック図である。1 is a block diagram of an antenna filter network according to the present invention. FIG. 図７のアンテナフィルタネットワークの２つの好例の周波数応答のグラフである。8 is a graph of two exemplary frequency responses of the antenna filter network of FIG. ２つの非線形増幅器のゲインのグラフである。It is a graph of the gain of two nonlinear amplifiers. Ａ−Ｈは、本発明による個々の稲妻放電パルスに関する検出及びデータ獲得方法の好適実施例の動作のフローチャートである。AH is a flowchart of the operation of the preferred embodiment of the detection and data acquisition method for individual lightning discharge pulses according to the present invention. 場の時間導関数の信号表現の数値積分に関する本発明によるデジタルフィルタの時間領域応答を示す。Fig. 4 shows the time domain response of a digital filter according to the invention with respect to the numerical integration of the signal representation of the field time derivative. 場の時間導関数の信号表現の数値積分に関する本発明によるデジタルフィルタの周波数領域応答を示す。2 shows the frequency domain response of a digital filter according to the invention with respect to the numerical integration of the signal representation of the time derivative of the field. 本発明によるシステムによって一般的な場波形において行われる解析を例示する。2 illustrates an analysis performed on a general field waveform by a system according to the present invention. 本発明による個々のパルスをパルス列にグループ化するプロセスを例示するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a process for grouping individual pulses into a pulse train according to the present invention. “プレトリガ抑制”テストを例示するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a “pretrigger suppression” test. 累積的にパルス列を形成する６個の電磁パルスの時間及び振幅を示す表である。It is a table | surface which shows the time and amplitude of six electromagnetic pulses which form a pulse train cumulatively. 図１６の第１パルスの１０進法及び１６進法表現を示す表である。It is a table | surface which shows the decimal system and hexadecimal system expression of the 1st pulse of FIG. 本発明によって圧縮された図１６の最大パルスの二進法及び１６進法表現を例示する。16 illustrates binary and hexadecimal representations of the maximum pulse of FIG. 16 compressed according to the present invention. 図１６のパルス列の最大パルス以外のすべてのパルスの二進法及び１６進法表現を例示する。17 illustrates binary and hexadecimal representations of all pulses other than the maximum pulse in the pulse train of FIG. Ａ−Ｄは、本発明による圧縮プロセスを例示するフローチャートである。AD is a flow chart illustrating the compression process according to the present invention. Ａ−Ｃは、本発明による伸張プロセスを例示するフローチャートである。AC is a flowchart illustrating the decompression process according to the present invention. 図２１Ａ−２１Ｃの伸張プロセスによって再生されるような異なったリモートプログラム可能センサにおける電磁パルスの到着を示す時間グラフである。22 is a time graph showing the arrival of electromagnetic pulses at different remote programmable sensors as regenerated by the stretching process of FIGS. 21A-21C. FIG. 本発明による振幅及びセンサ位置によってソートされた図２２のパルスに関する表である。FIG. 23 is a table for the pulses of FIG. 22 sorted by amplitude and sensor position according to the present invention. 本発明による相関プロセスを示す時間調節されたグラフである。4 is a timed graph illustrating a correlation process according to the present invention.

Claims

稲妻検出システムにおいて、
稲妻放電からの電磁場の導関数の電気的検出信号のソースと、
前記電気的検出信号に応じて、前記電磁場の導関数のデジタル検出信号表現を発生するアナログデジタル変換器と、
前記デジタル検出信号に応じて、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを、前記デジタル検出信号の特徴に基づいて決定するデジタルプロセッサとを具え、前記デジタルプロセッサは、稲妻イベント化のデッドタイムを除去するように、前記デジタル検出信号を連続的に処理することを特徴とする稲妻検出システム。 In the lightning detection system,
The source of the electrical detection signal of the derivative of the electromagnetic field from the lightning discharge,
An analog-to-digital converter that generates a digital detection signal representation of the derivative of the electromagnetic field in response to the electrical detection signal;
A digital processor that determines, based on the characteristics of the digital detection signal, the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field in response to the digital detection signal, wherein the digital processor eliminates a lightning event event dead time Thus, the lightning detection system characterized in that the digital detection signal is continuously processed.

請求項１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記電気的検出信号に応じて、最も重要だと思われる前記電気的検出信号の成分の導関数状態を保持しながら、そこからノイズを除去し、これによって、調整された検出信号を発生する信号調整要素をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 The lightning detection system according to claim 1, wherein in accordance with the electrical detection signal, noise is removed therefrom while maintaining a derivative state of a component of the electrical detection signal considered to be most important. A lightning detection system further comprising a signal adjustment element for generating an adjusted detection signal.

請求項２に記載の稲妻検出システムにおいて、前記信号調整要素は、最も重要だと思われる前記電気的検出信号の成分をその積分なしに実質的に通過させながら、周波数がカットオフしきい値より高い信号成分を実質的にブロックする漏れ型アナログ積分器を具えることを特徴とする稲妻検出システム。 3. The lightning detection system according to claim 2, wherein the signal adjustment element substantially passes a component of the electrical detection signal considered to be the most important without integration thereof, and the frequency is less than a cutoff threshold. A lightning detection system comprising a leaky analog integrator that substantially blocks high signal components.

請求項２に記載の稲妻検出システムにおいて、前記調整された検出信号に応じて、前記アナログデジタル変換器に用いられる前に減少した動的振幅範囲を有する振幅圧縮された調子された検出信号を発生する非線形増幅器をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 3. The lightning detection system according to claim 2, wherein in response to the adjusted detection signal, an amplitude compressed tuned detection signal having a reduced dynamic amplitude range before being used in the analog to digital converter is generated. A lightning detection system, further comprising a non-linear amplifier.

請求項４に記載の稲妻検出システムにおいて、前記非線形増幅器が対数増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 5. The lightning detection system according to claim 4, wherein the nonlinear amplifier is a logarithmic amplifier.

請求項４に記載の稲妻検出システムにおいて、前記非線形増幅器が区分的線形増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 5. The lightning detection system according to claim 4, wherein the nonlinear amplifier is a piecewise linear amplifier.

請求項１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記電気的検出信号に応じて、前記アナログデジタル変換器に用いられる前に前記電気的検出信号の動的振幅範囲を減少する非線形増幅器をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 2. The lightning detection system according to claim 1, further comprising a non-linear amplifier that reduces a dynamic amplitude range of the electrical detection signal before being used in the analog-to-digital converter in response to the electrical detection signal. Lightning detection system characterized by

請求項７に記載の稲妻検出システムにおいて、前記非線形増幅器が対数増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 8. The lightning detection system according to claim 7, wherein the nonlinear amplifier is a logarithmic amplifier.

請求項７に記載の稲妻検出システムにおいて、前記非線形増幅器が区分的線形増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 The lightning detection system according to claim 7, wherein the nonlinear amplifier is a piecewise linear amplifier.

請求項１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサは、前記デジタル検出信号をデジタル的に積分し、これによって積分デジタル検出信号を発生する積分要素を含み、前記プロセッサは、前記電磁場の導関数のデジタル検出信号表現と、前記積分デジタル検出信号の双方を使用し、前記電磁場を発生した稲妻放電の形式を決定することを特徴とする稲妻検出システム。 The lightning detection system of claim 1, wherein the digital processor includes an integration element that digitally integrates the digital detection signal and thereby generates an integrated digital detection signal, the processor comprising a derivative of the electromagnetic field. A lightning detection system characterized by determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field by using both the digital detection signal representation of the signal and the integrated digital detection signal.

請求項１０に記載の稲妻検出システムにおいて、前記電気的検出信号に応じて、前記アナログデジタル変換器に用いられる前に前記電気的検出信号の動的振幅範囲を減少する増幅器をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 11. The lightning detection system according to claim 10, further comprising an amplifier that reduces a dynamic amplitude range of the electrical detection signal before being used in the analog-to-digital converter in response to the electrical detection signal. Characteristic lightning detection system.

請求項１１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記増幅器が対数増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 The lightning detection system according to claim 11, wherein the amplifier is a logarithmic amplifier.

請求項１１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記増幅器が区分的線形増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 The lightning detection system according to claim 11, wherein the amplifier is a piecewise linear amplifier.

請求項１０に記載の稲妻検出システムにおいて、前記電気的検出信号に応じて、前記アナログデジタル変換器に用いられる前に、最も重要だと思われる前記検出信号の成分の導関数状態を保持しながら、そこからノイズを除去する信号調節要素をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 11. The lightning detection system according to claim 10, wherein the derivative state of the component of the detection signal considered to be the most important before being used in the analog-to-digital converter is maintained in accordance with the electrical detection signal. A lightning detection system, further comprising a signal adjustment element for removing noise therefrom.

請求項１４に記載の稲妻検出システムにおいて、前記信号調節要素は、最も重要だと思われる前記検出信号の成分をその積分なしに実質的に通過させながら、周波数がカットオフしきい値より高い信号成分を実質的にブロックする漏れ型アナログ積分器を具えることを特徴とする稲妻検出システム。 15. The lightning detection system according to claim 14, wherein the signal conditioning element is a signal whose frequency is higher than a cutoff threshold while substantially passing the components of the detection signal deemed most important without its integration. A lightning detection system comprising a leaky analog integrator that substantially blocks components.

請求項１０に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサは、前記電磁場の導関数のデジタル検出信号表現を用いて、前記積分されたデジタル検出信号の波形の極大及び極小を識別し、前記積分されたデジタル検出信号それ自体から前記積分されたデジタル検出信号のゼロ交差を識別することを特徴とする稲妻検出システム。 11. The lightning detection system according to claim 10, wherein the digital processor uses a digital detection signal representation of a derivative of the electromagnetic field to identify a local maximum and a minimum of the waveform of the integrated digital detection signal, and the integrated. A lightning detection system, characterized in that a zero crossing of the integrated digital detection signal is identified from the detected digital detection signal itself.

請求項１６に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサは、雲対地面稲妻放電と雲間稲妻放電とを識別することを特徴とする稲妻検出システム。 The lightning detection system according to claim 16, wherein the digital processor discriminates between a cloud-to-ground lightning discharge and a cloud lightning discharge.

請求項１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサは、稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生し、該システムは、前記特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するデータ伝送構成要素をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 2. The lightning detection system of claim 1, wherein the digital processor generates digital data characterizing lightning discharge, the system further comprising a data transmission component for transmitting the characterization data over a communication channel. Characteristic lightning detection system.

請求項１８に記載の稲妻検出システムにおいて、複数のソースと、関連するアナログデジタル変換器及び関連するデジタルプロセッサと、前記特徴付けデータを受ける中央解析器とを具え、前記中央解析器は、前記複数のソースからのパルスを相関し、放電の時間及び位置を決定する放電相関構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 19. The lightning detection system of claim 18, comprising a plurality of sources, an associated analog-to-digital converter and an associated digital processor, and a central analyzer that receives the characterization data, the central analyzer comprising the plurality of the plurality of sources. A lightning detection system, comprising a discharge correlation component that correlates pulses from a source of and determines a discharge time and position.

請求項１９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記伝送構成要素は、一連の稲妻放電の完全なデータセット表現を伝送するのに必要な時間及び帯域幅を減少するために、稲妻放電を特徴付けるのに必要なデータ量を減少するデータ圧縮構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 20. The lightning detection system according to claim 19, wherein the transmission component is used to characterize a lightning discharge to reduce the time and bandwidth required to transmit a complete data set representation of a series of lightning discharges. A lightning detection system comprising a data compression component that reduces the amount of data required.

請求項２０に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、各々一連の放電に関して、これによって発生された最大パルスの振幅と前記最大パルスが発生した時間とを識別するのに十分な特徴付けデータを最小に伝送することを特徴とする稲妻検出システム。 21. The lightning detection system of claim 20, wherein the data compression component is sufficient to distinguish, for each series of discharges, the amplitude of the maximum pulse generated thereby and the time at which the maximum pulse occurred. Lightning detection system characterized in that the attached data is transmitted to the minimum.

請求項２０に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするデータデシメーション構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 21. The lightning detection system of claim 20, wherein the data compression component includes a data decimation component that synchronously decimates the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. Lightning detection system characterized by

稲妻検出システムにおいて、
稲妻放電からの電磁場の電気的検出信号表現のソースと、
前記電気的検出信号に応じて、減少された振幅ダイナミックレンジを有する振幅圧縮検出信号を発生する非線形増幅器と、
前記振幅圧縮検出信号に応じて、前記振幅圧縮検出信号の特徴に基づいて、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを決定する信号プロセッサとを具えることを特徴とする稲妻検出システム。 In the lightning detection system,
The source of electrical detection signal representation of the electromagnetic field from lightning discharge,
A non-linear amplifier for generating an amplitude compressed detection signal having a reduced amplitude dynamic range in response to the electrical detection signal;
A lightning detection system comprising: a signal processor that determines a type of lightning discharge that has generated the electromagnetic field based on characteristics of the amplitude compression detection signal in response to the amplitude compression detection signal.

請求項２３に記載の稲妻検出システムにおいて、前記非線形増幅器が対数増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 24. The lightning detection system according to claim 23, wherein the nonlinear amplifier is a logarithmic amplifier.

請求項２３に記載の稲妻検出システムにおいて、前記非線形増幅器が区分的線形増幅器であることを特徴とする稲妻検出システム。 24. The lightning detection system according to claim 23, wherein the nonlinear amplifier is a piecewise linear amplifier.

請求項２３に記載の稲妻検出システムにおいて、前記振幅圧縮検出信号に応じて、前記信号プロセッサに用いる振幅圧縮デジタル検出信号を発生するアナログデジタル変換器をさらに具え、前記信号プロセッサは、デジタルプロセッサを具えることを特徴とする稲妻検出システム。 24. The lightning detection system according to claim 23, further comprising an analog-to-digital converter that generates an amplitude-compressed digital detection signal for use in the signal processor in response to the amplitude-compressed detection signal, wherein the signal processor comprises a digital processor. Lightning detection system characterized by

請求項２６に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサは、前記電磁場の前記振幅圧縮デジタル検出信号を使用して、前記振幅圧縮デジタル検出信号の波形の極大及び極小を識別し、前記振幅圧縮デジタル検出信号のゼロ交差を識別することを特徴とする稲妻検出システム。 27. The lightning detection system according to claim 26, wherein the digital processor uses the amplitude compressed digital detection signal of the electromagnetic field to identify the maximum and minimum of the waveform of the amplitude compressed digital detection signal, and the amplitude compressed digital. A lightning detection system characterized by identifying zero crossings of detection signals.

請求項２７に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサは、雲対地面稲妻放電と雲内稲妻放電とを識別することを特徴とする稲妻検出システム。 28. The lightning detection system according to claim 27, wherein the digital processor discriminates between cloud-to-ground lightning discharge and in-cloud lightning discharge.

請求項２３に記載の稲妻検出システムにおいて、前記信号プロセッサは、識別された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生し、該システムは、前記特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するデータ伝送構成要素をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 24. The lightning detection system of claim 23, wherein the signal processor generates digital data characterizing the identified lightning discharge, the system further comprising a data transmission component that transmits the characterization data over a communication channel. Lightning detection system characterized by

請求項２９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記伝送構成要素は、一連の稲妻放電の完全なデータセット表現を伝送するのに必要な時間又は帯域幅を減少するために、稲妻放電を特徴付けるのに必要なデータ量を減少するデータ圧縮構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 30. The lightning detection system of claim 29, wherein the transmission component is used to characterize a lightning discharge to reduce the time or bandwidth required to transmit a complete data set representation of a series of lightning discharges. A lightning detection system comprising a data compression component that reduces the amount of data required.

請求項３０に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、各々の一連の放電に関して、これによって発生された最大パルスの振幅と前記最大パルスが発生した時間とを識別するのに十分な特徴付けデータを最小に伝送することを特徴とする稲妻検出システム。 31. The lightning detection system of claim 30, wherein the data compression component is sufficient to distinguish, for each series of discharges, the amplitude of the maximum pulse generated thereby and the time at which the maximum pulse occurred. Lightning detection system characterized by minimal transmission of characterization data.

請求項２９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするデータデシメーション構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 30. The lightning detection system of claim 29, wherein the data compression component includes a data decimation component that synchronously decimates the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. Lightning detection system characterized by

請求項２９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記特徴付けデータを受け、処理する中央解析器構成要素をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 30. The lightning detection system of claim 29, further comprising a central analyzer component that receives and processes the characterization data.

請求項３３に記載の稲妻検出システムにおいて、複数のソースと、関連する非線形増幅器と、関連するデジタルプロセッサとを具え、前記中央解析器は、前記複数のソースからのパルスを相関し、放電の時間及び位置を決定する放電相関構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 34. The lightning detection system of claim 33, comprising a plurality of sources, an associated non-linear amplifier, and an associated digital processor, wherein the central analyzer correlates pulses from the plurality of sources and provides a discharge time. And a lightning detection system comprising a discharge correlation component for determining the position.

請求項２３に記載の稲妻検出システムにおいて、前記ソースはアンテナを具えることを特徴とする稲妻検出システム。 24. The lightning detection system of claim 23, wherein the source comprises an antenna.

稲妻を検出する方法において、
稲妻放電からの電磁場に応じて、前記電磁場の導関数の電気的検出信号表現を発生するステップと、
前記電気的検出信号に応じて、前記電磁場の導関数のデジタル検出信号表現を発生するステップと、
稲妻イベント間のデッドタイムを除去するために前記デジタル検出信号を連続的に処理しながら、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを前記デジタル検出信号の特徴に基づいて決定するステップとを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 In the method of detecting lightning,
Generating an electrical detection signal representation of the derivative of the electromagnetic field in response to the electromagnetic field from the lightning discharge;
Generating a digital detection signal representation of a derivative of the electromagnetic field in response to the electrical detection signal;
Determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field based on characteristics of the digital detection signal while continuously processing the digital detection signal to eliminate dead time between lightning events. A method of detecting a characteristic lightning bolt.

請求項３６に記載の稲妻を検出する方法において、最も重要だと思われる前記電気的検出信号の成分の微分状態を保持し、これによって、調整された検出信号を発生しながら、前記電気的検出信号を調整し、これからノイズを除去するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 37. The method of detecting lightning as claimed in claim 36, wherein the electrical detection is maintained while maintaining a differential state of the components of the electrical detection signal deemed most important, thereby generating an adjusted detection signal. A method of detecting lightning, further comprising the step of adjusting the signal and removing noise therefrom.

請求項３７に記載の稲妻を検出する方法において、前記調整するステップが、最も重要だと思われる前記電気的検出信号の成分をその積分なしに実質的に通過させながら、周波数がカットオフしきい値より上の信号成分を実質的にブロックするステップを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 38. The method of detecting lightning according to claim 37, wherein said adjusting step allows a frequency to be cut off while substantially passing through the components of said electrical detection signal deemed most important without its integration. A method for detecting lightning, comprising the step of substantially blocking signal components above a value.

請求項３７に記載の稲妻を検出する方法において、前記電気的検出信号から、前記デジタル検出信号を発生する前に、減少した振幅ダイナミックレンジを有する振幅圧縮された調整された検出信号を発生するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 38. The method of detecting lightning according to claim 37, wherein generating an amplitude compressed adjusted detection signal having a reduced amplitude dynamic range prior to generating the digital detection signal from the electrical detection signal. A method of detecting lightning, further comprising:

請求項３９に記載の稲妻を検出する方法において、前記振幅圧縮された調整された検出信号は、対数増幅によって発生されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 40. The method of detecting lightning according to claim 39, wherein the amplitude-adjusted adjusted detection signal is generated by logarithmic amplification.

請求項３９に記載の稲妻を検出する方法において、前記振幅圧縮された調整された検出信号は、区分的線形増幅によって発生されたことを特徴とする稲妻を検出する方法。 40. The method of detecting lightning according to claim 39, wherein the amplitude-compressed adjusted detection signal is generated by piecewise linear amplification.

請求項３６に記載の稲妻を検出する方法において、前記電気的検出信号の動的振幅範囲を、前記デジタル検出信号を発生する前に非線形増幅によって減少するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 37. The method of detecting lightning according to claim 36, further comprising reducing a dynamic amplitude range of the electrical detection signal by non-linear amplification before generating the digital detection signal. How to detect.

請求項４２に記載の稲妻を検出する方法において、前記動的振幅範囲を減少するステップは、対数増幅によって成し遂げられることを特徴とする稲妻を検出する方法。 43. The method of detecting lightning according to claim 42, wherein the step of reducing the dynamic amplitude range is accomplished by logarithmic amplification.

請求項４２に記載の稲妻を検出する方法において、前記非線形増幅は、区分的線形増幅によって成し遂げられることを特徴とする稲妻を検出する方法。 43. The method of detecting lightning according to claim 42, wherein the non-linear amplification is accomplished by piecewise linear amplification.

請求項３６に記載の稲妻を検出する方法において、前記デジタル検出信号をデジタル的に積分して、これによって、積分デジタル検出信号を発生するステップと、前記電磁場の導関数の前記デジタル検出信号表現及び積分デジタル検出信号の双方を使用して、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを決定するステップとをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 37. The method of detecting lightning according to claim 36, wherein the digital detection signal is digitally integrated to thereby generate an integrated digital detection signal, the digital detection signal representation of the derivative of the electromagnetic field, and Determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field using both of the integrated digital detection signals.

請求項４５に記載の稲妻を検出する方法において、前記デジタル検出信号を発生する前に前記電気的検出信号の動的振幅範囲を減少するために、前記電気的検出信号を増幅するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 46. The method of detecting lightning according to claim 45, further comprising amplifying the electrical detection signal to reduce a dynamic amplitude range of the electrical detection signal before generating the digital detection signal. A method of detecting lightning characterized by that.

請求項４６に記載の稲妻を検出する方法において、前記増幅するステップは、対数増幅によって成し遂げられることを特徴とする稲妻を検出する方法。 47. The method of detecting lightning according to claim 46, wherein the amplifying step is accomplished by logarithmic amplification.

請求項４６に記載の稲妻を検出する方法において、前記増幅するステップは、区分的線形増幅によって成し遂げられることを特徴とする稲妻を検出する方法。 47. The method of detecting lightning according to claim 46, wherein the amplifying step is accomplished by piecewise linear amplification.

請求項４５に記載の稲妻を検出する方法において、前記デジタル検出信号を発生する前に、最も重要だと思われる前記電気的検出信号の成分の導関数状態を保持しながら、前記電気的検出信号からノイズを除去するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 46. The method of detecting lightning as claimed in claim 45, wherein the electrical detection signal is maintained while maintaining a derivative state of a component of the electrical detection signal deemed most important prior to generating the digital detection signal. A method of detecting lightning, further comprising the step of removing noise from the lightning.

請求項４９に記載の稲妻を検出する方法において、最も重要だと思われる前記検出信号の成分を、その積分なしに実質的に通過させながら、周波数がカットオフしきい値より高い信号成分を実質的にブロックするステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 50. The method of detecting lightning according to claim 49, wherein a signal component having a frequency higher than a cut-off threshold is substantially transmitted while substantially passing through the component of the detection signal considered to be most important without integration thereof. A method for detecting lightning, further comprising the step of automatically blocking.

請求項４５に記載の稲妻を検出する方法において、前記電磁場の導関数の前記デジタル検出信号表現を使用して、前記積分デジタル検出信号の波形の極大及び極小を識別するステップと、前記積分デジタル検出信号から前記積分デジタル検出信号のゼロ交差を識別するステップとをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する信号。 46. The method of detecting lightning according to claim 45, wherein the digital detection signal representation of the derivative of the electromagnetic field is used to identify the local maximum and minimum of the waveform of the integrated digital detection signal; and the integrated digital detection A lightning detection signal, further comprising: identifying a zero crossing of the integrated digital detection signal from the signal.

請求項５１に記載の稲妻を検出する方法において、雲対地面稲妻放電と雲間稲妻放電とを識別するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 52. The method of detecting lightning according to claim 51, further comprising the step of discriminating between cloud-to-ground lightning discharge and inter-cloud lightning discharge.

請求項３６に記載の稲妻を検出する方法において、前記稲妻放電のタイプを決定するステップは、識別された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生するステップを含み、該方法は、前記特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 38. The method of detecting lightning according to claim 36, wherein determining the type of lightning discharge includes generating digital data characterizing the identified lightning discharge, the method communicating the characterization data. A method for detecting lightning, further comprising the step of transmitting over a channel.

請求項５３に記載の稲妻を検出する方法において、異なった位置から複数の電気的検出信号を発生するステップと、前記複数の検出信号からのパルスを相関して、稲妻放電の時間及び位置を決定するステップとを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 54. The method of detecting lightning according to claim 53, wherein the step of generating a plurality of electrical detection signals from different positions and the pulses from the plurality of detection signals are correlated to determine the time and position of lightning discharge. And a step of detecting lightning.

請求項５３に記載の稲妻を検出する方法において、前記伝送するステップは、一連の稲妻放電の完全なデータセット表現を伝送するのに必要な時間又は帯域幅を減少するために、稲妻放電を特徴付けるのに必要なデータ量を減少するステップを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 54. The method of detecting lightning according to claim 53, wherein said transmitting step characterizes the lightning discharge to reduce the time or bandwidth required to transmit a complete data set representation of a series of lightning discharges. A method for detecting lightning, comprising the step of reducing the amount of data required for the operation.

請求項５５に記載の稲妻を検出する方法において、各々の一連の放電に関して、前記特徴付けデータにおける最大パルスの振幅と、前記最大パルスが生じた時間とを識別するのに十分なデータを最小に伝送するステップをさらに具えることを特徴とする稲妻を検出する方法。 56. The method of detecting lightning according to claim 55, wherein for each series of discharges, the data sufficient to distinguish between the maximum pulse amplitude in the characterization data and the time at which the maximum pulse occurred is minimized. A method for detecting lightning, further comprising the step of transmitting.

請求項５６に記載の稲妻を検出する方法において、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするステップをさらに具えることを特徴とする稲妻を検出する方法。 57. The method of detecting lightning according to claim 56, further comprising the step of synchronously decimating the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. How to detect.

稲妻を検出する方法において、
稲妻放電からの電磁場に応じて、前記場の導関数の電気的検出信号表現を発生するステップと、
減少したダイナミックレンジを有する振幅圧縮検出信号を発生するために前記電気的検出信号を増幅するステップと、
前記振幅圧縮検出信号に基づいて、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを決定するステップとを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 In the method of detecting lightning,
Generating an electrical detection signal representation of the derivative of the field in response to an electromagnetic field from a lightning discharge;
Amplifying the electrical detection signal to generate an amplitude compressed detection signal having a reduced dynamic range;
Determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field based on the amplitude compression detection signal.

請求項５８に記載の稲妻を検出する方法において、前記増幅するステップは、対数増幅によって成し遂げられることを特徴とする稲妻を検出する方法。 59. The method of detecting lightning according to claim 58, wherein the amplifying step is accomplished by logarithmic amplification.

請求項５８に記載の稲妻を検出する方法において、前記増幅するステップは、区分的線形増幅によって成し遂げられることを特徴とする稲妻を検出する方法。 59. The method of detecting lightning according to claim 58, wherein the amplifying step is accomplished by piecewise linear amplification.

請求項５８に記載の稲妻を検出する方法において、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを決定するステップの前に、前記振幅圧縮検出信号をデジタル形式に変換するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 59. The method of detecting lightning according to claim 58, further comprising the step of converting the amplitude compression detection signal into a digital format before determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field. How to detect lightning.

請求項６１に記載の稲妻を検出する方法において、前記デジタル振幅圧縮検出信号の極大及び極小とゼロ交差とを識別するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 62. The method of detecting lightning according to claim 61, further comprising the step of discriminating between a maximum and minimum of the digital amplitude compression detection signal and a zero crossing.

請求項６２に記載の稲妻を検出する方法において、前記極大及び極小とゼロ交差とに基づいて、雲対地面稲妻放電と雲間稲妻放電とを識別するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 64. The method of detecting lightning according to claim 62, further comprising the step of discriminating between a cloud-to-ground lightning discharge and an intercloud lightning discharge based on the local maximum and minimum and a zero crossing. how to.

請求項５８に記載の稲妻を検出する方法において、前記振幅圧縮検出信号から、識別された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生するステップと、前記特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するステップとをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 59. The method of detecting lightning according to claim 58, further comprising generating digital data characterizing the identified lightning discharge from the amplitude compression detection signal and transmitting the characterization data over a communication channel. A method of detecting lightning characterized by that.

請求項６４に記載の稲妻を検出する方法において、前記特徴付けデータを伝送するのに必要な時間又は帯域幅を減少するために、一連の稲妻放電を特徴付けるのに必要なデータ量を減少するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 65. The method of detecting lightning according to claim 64, wherein reducing the amount of data required to characterize a series of lightning discharges in order to reduce the time or bandwidth required to transmit the characterization data. A method of detecting lightning, further comprising:

請求項６５に記載の稲妻を検出する方法において、各々の一連の放電に関して、前記特徴付けデータにおける最大パルスの振幅と、前記最大パルスが発生した時間とを識別するのに十分なデータを最小に伝送するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 66. The method of detecting lightning according to claim 65, wherein for each series of discharges, data sufficient to distinguish between the maximum pulse amplitude in the characterization data and the time at which the maximum pulse occurred is minimized. A method for detecting lightning, further comprising the step of transmitting.

請求項６６に記載の稲妻を検出する方法において、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするステップをさらに具えることを特徴とする稲妻を検出する方法。 68. The method of detecting lightning according to claim 66, further comprising the step of synchronously decimating the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. How to detect.

請求項６４に記載の稲妻を検出する方法において、複数の電気的検出信号を発生するステップと、前記複数の検出信号からのパルスを相関して、放電の時間及び位置を決定するステップとをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 65. The method of detecting lightning according to claim 64, further comprising the steps of generating a plurality of electrical detection signals and correlating pulses from the plurality of detection signals to determine a discharge time and position. A method of detecting lightning characterized by comprising.

稲妻検出システムにおいて、
稲妻放電によって発生された電磁場の電気的検出信号表現のソースと、
前記電気的検出信号に応じて、デジタル検出信号を発生するアナログデジタル変換器と、
前記デジタル検出信号の特徴に基づいて、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを決定し、識別された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生するデジタルプロセッサと、
一連の稲妻放電のデータ表現を伝送するのに必要な時間又は帯域幅を減少するために、稲妻放電を特徴付けるのに必要なデータ量を減少するデータ圧縮構成要素と、
前記特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するデータ伝送構成要素とを具えることを特徴とする稲妻検出システム。 In the lightning detection system,
The source of the electrical detection signal representation of the electromagnetic field generated by the lightning discharge,
An analog-to-digital converter that generates a digital detection signal in response to the electrical detection signal;
A digital processor for determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field based on the characteristics of the digital detection signal and generating digital data characterizing the identified lightning discharge;
A data compression component that reduces the amount of data required to characterize the lightning discharge in order to reduce the time or bandwidth required to transmit a series of lightning discharge data representations;
A lightning detection system comprising a data transmission component for transmitting the characterization data over a communication channel.

請求項６９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサ及びデータ圧縮構成要素の双方は、プログラムされたデジタルプロセッサを具えることを特徴とする稲妻検出システム。 70. A lightning detection system according to claim 69, wherein both the digital processor and the data compression component comprise a programmed digital processor.

請求項６９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、さらに、前記一連の稲妻放電のデータ表現として、前記一連の稲妻放電における最大振幅放電の振幅のデータ表現及び発生時間のデータ表現を発生することを特徴とする稲妻検出システム。 70. The lightning detection system according to claim 69, wherein the data compression component further includes a data representation of amplitude and occurrence time of a maximum amplitude discharge in the series of lightning discharges as a data representation of the series of lightning discharges. Lightning detection system characterized by generating

請求項７１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、さらに、前記一連の放電における１つ以上の追加の稲妻放電に関して、隣接する放電の発生時間に対する前記追加の放電の各々の発生時間のデータ表現を発生することを特徴とする稲妻検出システム。 72. The lightning detection system according to claim 71, wherein the data compression component further relates to one or more additional lightning discharges in the series of discharges, each occurrence of the additional discharge relative to an adjacent discharge occurrence time. Lightning detection system characterized by generating data representation of time.

請求項７２に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、さらに、前記一連の放電における前記１つ以上の追加の放電に関して、前記最大振幅放電の振幅に対する前記追加の放電の各々の相対的振幅のデータ表現を発生することを特徴とする稲妻検出システム。 73. The lightning detection system of claim 72, wherein the data compression component is further related to the one or more additional discharges in the series of discharges relative to the amplitude of the maximum amplitude discharge. Lightning detection system characterized by generating data representation of dynamic amplitude.

請求項７３に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ圧縮構成要素は、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするデータデシメーション構成要素をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 74. The lightning detection system of claim 73, wherein the data compression component further comprises a data decimation component that synchronously decimates the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. Lightning detection system characterized by

請求項７４に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データデシメーション構成要素は、前記一連の稲妻放電に応じて前記ソースによって発生された電気的検出信号のレートが前記通信チャネルのデータ伝送容量を超えたかどうかを決定し、そのイベントにおいて、伝送に関して、予め決められた長さの時間フレームを周期的に生じる間に生じるこれらの電気的検出信号のデータ表現のみを選択する構成要素を具えることを特徴とする稲妻検出システム。 75. The lightning detection system of claim 74, wherein the data decimation component determines whether the rate of electrical detection signals generated by the source in response to the series of lightning discharges exceeds the data transmission capacity of the communication channel. Characterized in that, in that event, it comprises a component that selects only the data representation of these electrical detection signals that occur during the periodic generation of a predetermined length of time frame for transmission. Lightning detection system.

請求項６９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするデータデシメーション構成要素をさらに具えることを特徴とする稲妻検出システム。 70. The lightning detection system of claim 69, further comprising a data decimation component that synchronously decimates the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. Detection system.

請求項７１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データデシメーション構成要素は、前記一連の稲妻放電に応じて前記ソースによって発生された電気的検出信号のレートが前記通信チャネルのデータ伝送容量を超えたかどうかを決定し、そのイベントにおいて、伝送に関して、予め決められた長さの時間フレームを周期的に生じる間に生じるこれらの電気的検出信号のデータ表現のみを選択する構成要素を具えることを特徴とする稲妻検出システム。 72. The lightning detection system of claim 71, wherein the data decimation component is configured to determine whether a rate of electrical detection signals generated by the source in response to the series of lightning discharges exceeds a data transmission capacity of the communication channel. Characterized in that, in that event, it comprises a component that selects only the data representation of these electrical detection signals that occur during the periodic generation of a predetermined length of time frame for transmission. Lightning detection system.

請求項６９に記載の稲妻検出システムにおいて、複数のソース及び個々のアナログデジタル変換器と、デジタルプロセッサと、データ圧縮構成要素及びデータ伝送構成要素と、これらに関係し、前記特徴付けデータを受ける中央プロセッサとをさらに具え、前記中央プロセッサは、個々の前記ソースから一連の放電を表すデータのセットを相関し、１つ以上の放電の時間及び位置を決定する放電相関構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 70. A lightning detection system according to claim 69, wherein a plurality of sources and individual analog-to-digital converters, a digital processor, a data compression component and a data transmission component, and a central receiving said characterization data. Further comprising a processor, wherein the central processor includes a discharge correlation component that correlates a set of data representing a series of discharges from each of the sources and determines one or more discharge times and locations. Lightning detection system.

請求項７８に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データのセットは時間において相関されることを特徴とする稲妻検出システム。 80. The lightning detection system of claim 78, wherein the data set is correlated in time.

請求項７９に記載の稲妻検出システムにおいて、３つの前記データのセットの２つの異なったペアは、相関演算子によって演算され、ピーク相関値に対応する時間シフトは、所定の放電から、そのデータが相関される個々のソースとして働く個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、このようにして見つかった２つの時間差は、放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻検出システム。 80. The lightning detection system of claim 79, wherein two different pairs of the three sets of data are computed by a correlation operator, and a time shift corresponding to a peak correlation value is obtained from a given discharge. Taken as being the difference in propagation time to individual sensors acting as individual sources to be correlated, the two time differences found in this way are characterized in that they are used to evaluate the position of the discharge Lightning detection system.

請求項７９に記載の稲妻検出システムにおいて、個々のソースからの３つの前記データのセットは、最初に、比較されて、各々のセットにおいて表された最大振幅に対応するデータを識別し、前記最大振幅放電を表すデータの２つの異なったペア間の時間差は、前記最大振幅放電から個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、前記個々のセンサは、そのデータが相関される個々のソースとして働き、このようにして見つかった２つの時間差は、前記最大振幅放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻検出システム。 80. The lightning detection system of claim 79, wherein the three sets of data from individual sources are first compared to identify data corresponding to the maximum amplitude represented in each set, and the maximum The time difference between two different pairs of data representing an amplitude discharge is taken to be the difference in propagation time from the maximum amplitude discharge to the individual sensor, which individual sensor is associated with the individual to which the data is correlated. A lightning detection system characterized in that the two time differences thus found serve as a source and are used to evaluate the position of the maximum amplitude discharge.

請求項８１に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データのセットは、前記データのセットの各々における前記最大振幅放電を表すデータが一致するように、時間領域においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間間隔は、データのセットの各々に関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とする稲妻検出システム。 82. The lightning detection system of claim 81, wherein the set of data is shifted in the time domain such that the data representing the maximum amplitude discharge in each of the set of data matches and corresponds between adjacent discharges. A lightning detection system characterized in that time intervals are compared for each set of data to assess the reliability of the correlation.

請求項８２に記載の稲妻検出システムにおいて、前記相関は、すべての前記ソースの中から少なくとも１つの対応する前記時間間隔が予め決められた最大値内で一致する場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻検出システム。 83. The lightning detection system of claim 82, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding time interval among all the sources matches within a predetermined maximum value. Lightning detection system characterized by

請求項８３に記載の稲妻検出システムにおいて、前記中央プロセッサは、前記データセットが放電の一又は発生時間に関する冗長情報を含む場合、最適化アルゴリズムを用いて、最適時間及び位置ペアを決定する最適化構成要素をさらに含むことを特徴とする稲妻検出システム。 84. The lightning detection system of claim 83, wherein the central processor uses an optimization algorithm to determine an optimal time and position pair when the data set includes redundant information about one or time of discharge. A lightning detection system, further comprising a component.

請求項８４に記載の稲妻検出システムにおいて、前記最適化アルゴリズムは、個々のソースとして働く少なくとも４個のセンサからの伝播時間に基づく、前記最適時間及び位置ペアの最小二乗評価を用いることを特徴とする稲妻検出システム。 85. The lightning detection system of claim 84, wherein the optimization algorithm uses a least squares estimate of the optimal time and position pair based on propagation times from at least four sensors serving as individual sources. Lightning detection system.

請求項７８に記載の稲妻検出システムにおいて、前記特徴付けデータが、放電に関する個々のソースとして働く２個のセンサに対する角度についての情報を含む場合、前記放電の位置は、前記角度から最初に決定されることを特徴とする稲妻検出システム。 79. The lightning detection system of claim 78, wherein if the characterization data includes information about angles for two sensors that act as individual sources for discharge, the location of the discharge is first determined from the angle. Lightning detection system characterized by that.

請求項８６に記載の稲妻検出システムにおいて、その位置が、個々のソースとして働く複数のセンサにおける前記角度によって決定される前記放電の到着時間は、前記位置から評価され、前記複数のセンサからの前記データのセットは、前記到着時間における相対的差によって時間領域においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間差は、データの各々のセットに関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とする稲妻検出システム。 90. The lightning detection system of claim 86, wherein the time of arrival of the discharge, the position of which is determined by the angle at a plurality of sensors acting as individual sources, is evaluated from the position, and from the plurality of sensors. A set of data is shifted in the time domain by a relative difference in the arrival times, and a corresponding time difference between adjacent discharges is compared for each set of data to evaluate the reliability of the correlation. Lightning detection system.

請求項８７に記載の稲妻検出システムにおいて、前記相関は、すべての前記ソースに関する少なくとも１つの対応する前記時間間隔が予め決められた最大値内で一致する場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻検出システム。 90. The lightning detection system of claim 87, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding time interval for all the sources matches within a predetermined maximum value. Lightning detection system.

稲妻検出システムにおいて、
稲妻放電によって発生された電磁場に応じて、前記場の電気的検出信号表現を発生するアンテナと、
前記電気的検出信号に応じて、デジタル検出信号を発生するアナログデジタル変換器と、
前記デジタル検出信号の特徴に基づいて、前記電磁場を発生した稲妻のタイプを決定し、識別された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生するデジタルプロセッサと、
前記特徴付けデータを動機的にデシメートし、伝送するデータを減少するデータデシメーション構成要素と、
前記デシメートされた特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するデータ伝送構成要素とを具えることを特徴とする稲妻検出システム。 In the lightning detection system,
An antenna that generates an electrical detection signal representation of the field in response to an electromagnetic field generated by a lightning discharge;
An analog-to-digital converter that generates a digital detection signal in response to the electrical detection signal;
A digital processor that determines the type of lightning that generated the electromagnetic field based on characteristics of the digital detection signal and generates digital data that characterizes the identified lightning discharge;
A data decimation component that motivates decimation of the characterization data and reduces data to be transmitted;
A lightning detection system comprising a data transmission component for transmitting the decimated characterization data over a communication channel.

請求項８９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記デジタルプロセッサ及び前記データデシメーション構成要素の双方は、プログラムされたデジタルプロセッサを具えることを特徴とする稲妻検出システム。 90. A lightning detection system according to claim 89, wherein both the digital processor and the data decimation component comprise a programmed digital processor.

請求項９０に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データデシメーション構成要素は、前記一連の稲妻放電に応じて前記アンテナによって発生された電気的検出信号のレートが前記通信チャネルのデータ伝送容量を超えたかどうかを決定し、そのイベントにおいて、伝送に関して、予め決められた長さの時間フレームを周期的に生じる間に生じるこれらの放電の電気的検出信号のデータ表現のみを選択する構成要素を具えることを特徴とする稲妻検出システム。 94. The lightning detection system of claim 90, wherein the data decimation component is configured to determine whether a rate of electrical detection signals generated by the antenna in response to the series of lightning discharges exceeds a data transmission capacity of the communication channel. And, in that event, comprising a component that selects only the data representation of the electrical detection signals of these discharges that occur during the periodic generation of a predetermined length of time frame with respect to the transmission. Characteristic lightning detection system.

稲妻検出システムにおいて、
一連の稲妻放電のデータ表現の複数のソースと、
一連の稲妻放電の前記データ表現を受け、解析する中央解析器とを具え、前記中央解析器は、個々の前記ソースからの一連の放電を表すデータの組を相関し、１つ以上の方での時間及び位置を決定する放電相関構成要素を含むことを特徴とする稲妻検出システム。 In the lightning detection system,
Multiple sources of data representation of a series of lightning discharges,
A central analyzer for receiving and analyzing the data representation of a series of lightning discharges, wherein the central analyzer correlates a set of data representing a series of discharges from each of the sources, and A lightning detection system comprising a discharge correlation component for determining the time and position of the lightning.

請求項９２に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データのセットは、時間において相関されることを特徴とする稲妻検出システム。 94. A lightning detection system according to claim 92, wherein the data set is correlated in time.

請求項９３に記載の稲妻検出システムにおいて、３つの前記データのセットの２つの異なったペアは、時間相関演算子によって演算され、ピーク相関値に対応する時間シフトは、所定の放電から、そのデータが相関される個々のソースとして働く個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、このようにして見つかった２つの伝播時間差は、放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻検出システム。 94. The lightning detection system of claim 93, wherein two different pairs of the three sets of data are computed by a time correlation operator, and a time shift corresponding to a peak correlation value is determined from the predetermined discharge. Is taken as the difference in propagation time to the individual sensors acting as individual sources to be correlated, and the two propagation time differences thus found are used to evaluate the location of the discharge. Lightning detection system.

請求項９３に記載の稲妻検出システムにおいて、個々のソースからの３つの前記データのセットは、最初に、調査されて、各々のセットにおいて表された最大振幅に対応するデータを識別し、前記最大振幅放電を表すデータの２つの異なったペア間の時間差は、前記最大振幅放電から個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、前記個々のセンサは、そのデータが相関される個々のソースとして働き、このようにして見つかった２つの伝播時間差は、前記最大振幅放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻検出システム。 94. The lightning detection system of claim 93, wherein the three sets of data from individual sources are first examined to identify data corresponding to the maximum amplitude represented in each set, and the maximum The time difference between two different pairs of data representing an amplitude discharge is taken to be the difference in propagation time from the maximum amplitude discharge to the individual sensor, which individual sensor is associated with the individual to which the data is correlated. A lightning detection system, characterized in that the difference between the two propagation times, thus acting as a source, is used to evaluate the position of the maximum amplitude discharge.

前記データのセットは、前記データのセットの各々における前記最大振幅放電を表すデータが一致するように、時間においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間差は、前記データのセットの各々に関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とする稲妻検出システム。 The data sets are shifted in time such that the data representing the maximum amplitude discharges in each of the data sets are matched, and the corresponding time differences between adjacent discharges are compared for each of the data sets. A lightning detection system characterized by evaluating reliability of the correlation.

請求項９５に記載の稲妻検出システムにおいて、前記相関は、すべての前記ソースに関する少なくとも１つの対応する前記時間間隔が予め決められた最大値内で一致する場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻検出システム。 96. The lightning detection system of claim 95, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding time interval for all the sources matches within a predetermined maximum value. Lightning detection system.

請求項９２に記載の稲妻検出システムにおいて、前記データ表現は、放電に関する個々のセンサとして働く２個のセンサに対する角度についての情報を含み、前記放電の位置は、前記角度から最初に決定されることを特徴とする稲妻検出システム。 94. The lightning detection system of claim 92, wherein the data representation includes information about angles for two sensors that act as individual sensors for discharge, and the location of the discharge is initially determined from the angles. Lightning detection system characterized by

請求項９８に記載の稲妻検出システムにおいて、その位置が、個々のソースとして働く複数のセンサにおける前記角度によって決定される、前記放電によって発生された電磁場の到着時間は、前記位置から評価され、前記複数のセンサからのデータの前記セットは、前記到着時間における相対的差によって時間領域においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間間隔は、データの各々のセットに関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とすることを特徴とする稲妻検出システム。 99. The lightning detection system of claim 98, wherein the time of arrival of the electromagnetic field generated by the discharge is determined from the position, the position of which is determined by the angle at a plurality of sensors serving as individual sources. The set of data from multiple sensors is shifted in the time domain by a relative difference in the arrival times, and corresponding time intervals between adjacent discharges are compared for each set of data, and the reliability of the correlation A lightning detection system characterized by evaluating

請求項９９に記載の稲妻検出システムにおいて、前記相関は、すべての前記センサに関する時間間隔に対応する少なくとも１つが、予め決められた最大値内の場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻検出システム。 100. The lightning detection system of claim 99, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding to a time interval for all the sensors is within a predetermined maximum value. Lightning detection system.

稲妻を検出する方法において、
稲妻放電によって発生された電磁場に応じて、前記電磁場の電気的検出信号表現を発生するステップと、
前記電気的検出信号のデジタル検出信号表現を発生するステップと、
前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを、前記デジタル検出信号の特徴に基づいて決定し、決定された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生するステップと、
一連の雷放電のデータ表現を伝送するのに必要な時間又は帯域幅を減少するために、稲妻放電を特徴付けるのに必要なデータ量を減少するステップと、
前記特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するステップとを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 In the method of detecting lightning,
Generating an electrical detection signal representation of the electromagnetic field in response to the electromagnetic field generated by the lightning discharge;
Generating a digital detection signal representation of the electrical detection signal;
Determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field based on the characteristics of the digital detection signal, and generating digital data characterizing the determined lightning discharge;
Reducing the amount of data required to characterize the lightning discharge in order to reduce the time or bandwidth required to transmit a series of lightning discharge data representations;
Transmitting the characterization data over a communication channel. A method of detecting lightning.

請求項１０１に記載の稲妻を検出する方法において、前記減少するステップは、前記一連の稲妻放電における最大振幅放電の振幅のデータ表現と、発生時間のデータ表現とを発生することを特徴とする稲妻を検出する方法。 102. The method of detecting lightning according to claim 101, wherein the reducing step generates a data representation of an amplitude of a maximum amplitude discharge and a data representation of an occurrence time in the series of lightning discharges. How to detect.

請求項１０２に記載の稲妻を検出する方法において、前記減少するステップは、さらに、前記一連の放電における１つ以上の追加の稲妻放電に関して、隣接する放電の発生時間に対する前記追加の放電の各々の発生時間のデータ表現を発生することを特徴とする稲妻を検出する方法。 103. The method of detecting lightning according to claim 102, wherein the reducing step further relates to one or more additional lightning discharges in the series of discharges for each of the additional discharges relative to the time of occurrence of adjacent discharges. A method of detecting lightning characterized by generating a data representation of the time of occurrence.

請求項１０３に記載の稲妻を検出する方法において、前記減少するステップは、さらに、前記一連の放電における１つ以上の追加の稲妻放電に関して、前記最大振幅放電の振幅に対する前記追加の放電の各々の相対的振幅のデータ表現を発生することを特徴とする稲妻を検出する方法。 104. The method of detecting lightning according to claim 103, wherein the reducing step further relates to one or more additional lightning discharges in the series of discharges for each of the additional discharges relative to the amplitude of the maximum amplitude discharge. A method of detecting lightning characterized by generating a data representation of relative amplitude.

請求項１０４に記載の稲妻を検出する方法において、前記減少するステップは、さらに、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするステップを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 105. The method of detecting lightning according to claim 104, wherein the reducing step further comprises synchronously decimating the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. A method of detecting lightning characterized by

請求項１０５に記載の稲妻を検出する方法において、前記デシメートするステップは、前記一連の稲妻放電に応じて発生された電気的検出信号のレートが前記通信チャネルのデータ伝送容量を超えたかどうかを決定し、そのイベントにおいて、伝送に関して、予め決められた長さの時間フレームを周期的に生じる間に生じるこれらの電気的検出信号のデータ表現のみを選択するステップを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 106. The method of detecting lightning according to claim 105, wherein the decimating step determines whether a rate of an electrical detection signal generated in response to the series of lightning discharges exceeds a data transmission capacity of the communication channel. And detecting lightning in the event comprising the step of selecting only the data representation of these electrical detection signals that occur during the periodic generation of a predetermined length of time frame for the transmission. how to.

請求項１０１に記載の稲妻を検出する方法において、前記通信チャネルの帯域幅を適応させるのが必要な場合、前記特徴付けデータを同期的にデシメートするステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 102. The method of detecting lightning according to claim 101, further comprising the step of synchronously decimating the characterization data when it is necessary to adapt the bandwidth of the communication channel. how to.

請求項１０７に記載の稲妻を検出する方法において、前記デシメートするステップは、前記一連の稲妻放電に応じて発生された電気的検出信号のレートが前記通信チャネルのデータ伝送容量を超えたかどうかを決定し、そのイベントにおいて、伝送に関して、予め決められた長さの時間フレームを周期的に生じる間に生じるこれらの電気的検出信号のデータ表現のみを選択するステップをさらに含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 108. The method of detecting lightning according to claim 107, wherein the decimating step determines whether a rate of an electrical detection signal generated in response to the series of lightning discharges exceeds a data transmission capacity of the communication channel. And, in the event, further comprising the step of selecting only data representations of these electrical detection signals that occur during the periodic generation of time frames of a predetermined length for transmission. How to detect.

請求項１０１に記載の稲妻を検出する方法において、稲妻放電からの電磁場の複数の電気的検出信号表現を供給するステップと、各々の前記電気的検出信号に関して、デジタル検出信号を発生するステップと、前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを前記デジタル検出信号の特徴に基づいて決定するステップと、このように決定された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生するステップと、一連の稲妻放電のデータ表現を伝送するのに必要な時間又は帯域幅を減少するために、稲妻放電を特徴付けるのに必要なデータ量を減少するステップと、前記特徴付けデータを通信チャネルによって中央位置へ伝送するステップと、前記中央位置において、前記特徴付けデータを受け、データのセットを相関し、１つ以上の放電の時間及び位置を決定するステップとをさらに含み、前記データのセットの各々は、ユニークなソース及び関連するセンサ位置に対応することを特徴とする稲妻を検出する方法。 102. The method of detecting lightning according to claim 101, comprising providing a plurality of electrical detection signal representations of an electromagnetic field from a lightning discharge; generating a digital detection signal for each of the electrical detection signals; Determining a type of lightning discharge that generated the electromagnetic field based on characteristics of the digital detection signal, generating digital data characterizing the lightning discharge determined in this way, and a series of data representations of lightning discharge. Reducing the amount of data required to characterize the lightning discharge in order to reduce the time or bandwidth required to transmit, transmitting the characterization data to a central location via a communication channel, and Receiving the characterization data at a location, correlating the data set, and the time and location of one or more discharges Determine further comprising the step of, each of the set of data, a method of detecting lightning, characterized in that corresponding to a unique source and associated sensor position.

請求項１０９に記載の稲妻を検出する方法において、前記データのセットは時間において相関されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 110. The method of detecting lightning according to claim 109, wherein the set of data is correlated in time.

請求項１１０に記載の稲妻を検出する方法において、３つの前記データのセットの２つの異なったペアは、相関演算子によって演算され、ピーク相関値に対応する時間シフトは、所定の放電から、そのデータが相関される個々のソースとして働く個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、このようにして見つかった２つの伝播時間差は、放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 111. The method of detecting lightning according to claim 110, wherein two different pairs of the three sets of data are computed by a correlation operator, and a time shift corresponding to a peak correlation value is determined from a given discharge. The two propagation time differences found in this way are taken to be the difference in propagation time to the individual sensors that serve as the individual sources to which the data are correlated, and are used to evaluate the location of the discharge. A method of detecting a characteristic lightning bolt.

請求項１１１に記載の稲妻を検出する方法において、３つの前記データのセットは、最初に、比較されて、各々のセットにおいて表された最大振幅に対応するデータを識別し、前記最大振幅放電を表すデータの２つの異なったペア間の時間差は、前記最大振幅放電から個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、前記個々のセンサは、そのデータが相関される個々のソースとして働き、このようにして見つかった２つの伝播時間差は、前記最大振幅放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 114. The method of detecting lightning of claim 111, wherein the three sets of data are first compared to identify data corresponding to the maximum amplitude represented in each set, and the maximum amplitude discharge is determined. The time difference between two different pairs of representing data is taken as the difference in propagation time from the maximum amplitude discharge to the individual sensor, which acts as the individual source to which the data is correlated. A method for detecting lightning, wherein the difference between the two propagation times found in this way is used to evaluate the position of the maximum amplitude discharge.

請求項１１２に記載の稲妻を検出する方法において、前記データのセットは、前記データのセットの各々における前記最大振幅放電を表すデータが一致するように、時間領域においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間間隔は、データのセットの各々に関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とする稲妻を検出する方法。 113. The method of detecting lightning according to claim 112, wherein the set of data is shifted in the time domain such that the data representing the maximum amplitude discharge in each of the sets of data matches and between adjacent discharges. A method for detecting lightning, wherein corresponding time intervals are compared for each set of data and the reliability of the correlation is evaluated.

請求項１１３に記載の稲妻を検出する方法において、前記相関は、すべての前記センサの中から少なくとも１つの対応する前記時間間隔が予め決められた最大値内で一致する場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 114. The method of detecting lightning according to claim 113, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding time interval among all the sensors matches within a predetermined maximum value. A method of detecting lightning, characterized by:

請求項１０９に記載の稲妻を検出する方法において、前記特徴付けデータが、放電に関する個々のソースとして働く２個のセンサに対する角度についての情報を含む場合、前記放電の位置は、前記角度から最初に決定されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 110. The method of detecting lightning according to claim 109, wherein if the characterization data includes information about angles for two sensors that act as individual sources of discharge, the location of the discharge is first from the angle. A method of detecting lightning characterized by being determined.

請求項１１５に記載の稲妻を検出する方法において、その位置が、個々のソースとして働く複数のセンサにおける前記角度によって決定される前記放電によって発生された前記電磁場の到着時間は、前記位置から評価され、個々のソースとして働く前記複数のセンサからの前記データのセットは、前記到着時間における相対的差によって時間領域においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間間隔は、データの各々のセットに関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とする稲妻を検出する方法。 116. The method of detecting lightning according to claim 115, wherein an arrival time of the electromagnetic field generated by the discharge, the position of which is determined by the angle in a plurality of sensors acting as individual sources, is estimated from the position. , The data sets from the plurality of sensors acting as individual sources are shifted in the time domain by relative differences in the arrival times, and the corresponding time intervals between adjacent discharges are compared for each set of data A method of detecting lightning, wherein the reliability of the correlation is evaluated.

請求項１１６に記載の稲妻を検出する方法において、前記相関は、すべての前記ソースに関する少なくとも１つの対応する前記時間間隔が予め決められた最大値内で一致する場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 119. The method of detecting lightning according to claim 116, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding time interval for all the sources matches within a predetermined maximum value. A method of detecting lightning characterized by

稲妻を検出する方法において、
稲妻放電によって発生された電磁場に応じて、前記場の電気的検出信号表現を発生するステップと、
前記電気的検出信号に応じてデジタル検出信号表現を発生するステップと、
前記電磁場を発生した稲妻放電のタイプを、前記デジタル検出信号の特徴に基づいて決定し、識別された稲妻放電を特徴付けるデジタルデータを発生するステップと、
前記特徴付けデータを同期的にデシメートし、伝送するデータを減少するステップと、
前記デシメートされた特徴付けデータを通信チャネルによって伝送するステップとを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 In the method of detecting lightning,
Generating an electrical detection signal representation of the field in response to the electromagnetic field generated by the lightning discharge;
Generating a digital detection signal representation in response to the electrical detection signal;
Determining the type of lightning discharge that generated the electromagnetic field based on the characteristics of the digital detection signal and generating digital data characterizing the identified lightning discharge;
Decimating the characterization data synchronously and reducing the data to be transmitted;
Transmitting the decimated characterization data over a communication channel.

請求項１１８に記載の稲妻を検出する方法において、前記データをデシメートするステップは、一連の稲妻放電に応じて発生された電気的検出信号のレートが前記通信チャネルのデータ伝送容量を超えたかどうかを決定し、そのイベントにおいて、伝送に関して、予め決められた長さの時間フレームを周期的に生じる間に生じるこれらの電気的検出信号のデータ表現のみを選択するステップを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 119. The method of detecting lightning of claim 118, wherein the step of decimating the data determines whether the rate of the electrical detection signal generated in response to a series of lightning discharges exceeds the data transmission capacity of the communication channel. Lightning characterized in that it comprises the step of determining and in the event selecting only the data representation of these electrical detection signals that occur during the periodic generation of a predetermined length of time frame for transmission. How to detect.

稲妻を検出する方法において、
一連の稲妻放電のデータ表現の複数のソースを与えるステップと、
一連の稲妻放電の前記データ表現を中央位置において受けるステップと、
個々の前記ソースからの一連の放電を表わすデータのセットを相関し、１つ以上の放電の時間又は位置を決定するステップとを含むことを特徴とする稲妻を検出する方法。 In the method of detecting lightning,
Providing multiple sources of data representation of a series of lightning discharges;
Receiving the data representation of a series of lightning discharges at a central location;
Correlating a set of data representing a series of discharges from each of said sources and determining the time or position of one or more discharges.

請求項１２０に記載の稲妻を検出する方法において、前記データのセットは時間において相関されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 121. The method of detecting lightning according to claim 120, wherein the set of data is correlated in time.

請求項１２１に記載の稲妻を検出する方法において、３つの前記データのセットの２つの異なったペアは、相関演算子によって演算され、ピーク相関値に対応する時間シフトは、所定の放電から、そのデータが相関される個々のソースとして働く個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、このようにして見つかった２つの伝播時間差は、放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 122. The method of detecting lightning of claim 121, wherein two different pairs of the three sets of data are computed by a correlation operator, and a time shift corresponding to a peak correlation value is determined from a predetermined discharge. The two propagation time differences found in this way are taken to be the difference in propagation time to the individual sensors that serve as the individual sources to which the data are correlated, and are used to evaluate the location of the discharge. A method of detecting a characteristic lightning bolt.

請求項１２１に記載の稲妻を検出する方法において、３つの前記データのセットは、最初に、調査されて、各々のセットにおいて表された最大振幅に対応するデータを識別し、前記最大振幅放電を表すデータの２つの異なったペア間の対応する時間差は、前記最大振幅放電から個々のセンサまでの伝播時間における差であるとしてとられ、前記個々のセンサは、そのデータが相関される個々のソースとして働き、このようにして見つかった２つの伝播時間差は、前記最大振幅放電の位置を評価するのに使用されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 122. The method of detecting lightning of claim 121, wherein the three sets of data are first examined to identify data corresponding to the maximum amplitude represented in each set, and the maximum amplitude discharge is determined. The corresponding time difference between two different pairs of representing data is taken to be the difference in propagation time from the maximum amplitude discharge to the individual sensor, the individual sensor being the individual source to which the data is correlated. A method of detecting lightning, characterized in that the difference between the two propagation times found in this way is used to evaluate the position of the maximum amplitude discharge.

請求項１２３に記載の稲妻を検出する方法において、前記データのセットは、各々の前記データのセットにおける前記最大振幅放電を表わすデータが一致するように、時間においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間間隔は、データの各々のセットに関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とする稲妻を検出する方法。 124. The method of detecting lightning according to claim 123, wherein the set of data is shifted in time such that the data representing the maximum amplitude discharge in each set of data matches and the correspondence between adjacent discharges. A method for detecting lightning, wherein time intervals to be compared are compared for each set of data and the reliability of the correlation is evaluated.

請求項１２４に記載の稲妻を検出する方法において、前記相関は、すべての前記データのソースに関する少なくとも１つの対応する前記時間間隔が予め決められた最大値内で一致する場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 125. The method of detecting lightning according to claim 124, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding time interval for all the sources of data matches within a predetermined maximum. A method of detecting lightning, characterized by:

請求項１２０に記載の稲妻を検出する方法において、前記データが、放電に関する２個の前記データソースに対する角度についての情報を含む場合、前記放電の位置は、前記角度から最初に決定されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 122. The method of detecting lightning according to claim 120, wherein the location of the discharge is initially determined from the angle when the data includes information about an angle for two of the data sources related to a discharge. A method of detecting a characteristic lightning bolt.

請求項１２６に記載の稲妻を検出する方法において、その位置が、前記２個のデータソースにおける前記角度によって決定される前記放電によって発生された前記電磁場の到着時間は、前記位置から評価され、前記複数のデータソースからの前記データのセットは、前記到着時間における相対的差によって時間領域においてシフトされ、隣接する放電間の対応する時間間隔は、データの各々のセットに関して比較され、前記相関の信頼性を評価することを特徴とする稲妻を検出する方法。 127. The method of detecting lightning according to claim 126, wherein the arrival time of the electromagnetic field generated by the discharge, the position of which is determined by the angle in the two data sources, is estimated from the position, The sets of data from multiple data sources are shifted in the time domain by relative differences in the arrival times, and corresponding time intervals between adjacent discharges are compared for each set of data, and the correlation confidence A method of detecting lightning characterized by evaluating sex.

請求項１２７に記載の稲妻を検出する方法において、前記相関は、すべての前記データソースに関する少なくとも１つの対応する前記時間間隔が予め決められた最大値内で一致する場合、信頼できると許容されることを特徴とする稲妻を検出する方法。 128. The method of detecting lightning of claim 127, wherein the correlation is allowed to be reliable if at least one corresponding time interval for all the data sources matches within a predetermined maximum value. A method of detecting lightning characterized by that.