cs:sm
no way to compare when less than two revisions
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
Předchozí verzeNásledující verze | |||
— | cs:sm [2017/06/02 09:59] – [Konstrukční realizace stanice] kaklik | ||
---|---|---|---|
Řádek 1: | Řádek 1: | ||
+ | ====== Monitorování blesků a bouřek ====== | ||
+ | |||
+ | Detekce bleskové činnosti v bouřkové oblačnosti může být mimo jiné prováděna příjmem rádiového signálu. Tyto měřící systémy využívají buď různé implementované [[https:// | ||
+ | |||
+ | [[https:// | ||
+ | |||
+ | Bohužel aktuálně zřejmě neexistuje komerčně dostupné SDR, schopné absolutního časového značkování vzorků signálu, kromě extrémně nákladných [[https:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Měření parametrů atmosférických výbojů ===== | ||
+ | |||
+ | Rádiové přijímací systémy se konstrukčně liší podle RF pásma ve kterém bude detekce provozována. Nejběžnější je následující rozdělení. | ||
+ | |||
+ | ==== LF přijímací stanice ==== | ||
+ | |||
+ | Tento typ detektorů využívá nejčastěji ortogonálně orientované magnetické smyčkové antény, které slouží pro směrové zaměřování založené na měření amplitudy příchozích signálů obvykle v kombinaci některou dálkoměrnou metodou, jako např [[https:// | ||
+ | |||
+ | Technicky jsou aktuálně dvě možnosti realizace LF měřícího systému. Jeden přístup je [[http:// | ||
+ | Druhý univerzálnější přístup je použití konstrukce [[cs: | ||
+ | |||
+ | Použití mikrokontroleru je mírně levnější a má nižší spotřebu. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== VHF přijímací stanice ==== | ||
+ | |||
+ | Detekční metody bleskových výbojů pracující na vyšších frekvencích využívají prakticky výhradně TOA měření na jednotlivých pulzech ve shluku výbojů generovaných bleskem, případně interferenční metody zpracování. Příkladem takového detekčního systému je [[http:// | ||
+ | |||
+ | | ||
+ | |||
+ | Stanice mají jednokanálové přijímače s GP anténami a GPS časovou referenci s absolutní přesností okolo 50ns. Vývoj toho systému zřejmě nijak intenzivně dále nepokračuje. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Radio Storm Monitoring Station - RSMS01A ===== | ||
+ | |||
+ | Pro konstrukci měřící stanice na blesky jsou klíčovými parametry šířka pásma digitalizovaného signálu, dynamický rozsah přijímače a přesnost časového značkování vzorků signálu. | ||
+ | |||
+ | ^Parametr ^ Hodnota^ | ||
+ | |Šířka pásma zpracovávaného signálu| >6 MHz| | ||
+ | |Pracovní RF frekvence přijímače| 100-300 MHz nebo více| | ||
+ | |Dynamický rozsah přijímače| >100dB | | ||
+ | |Časová přesnost vzorkování| lepší než 50 ns| | ||
+ | |Příkon| max 12W| | ||
+ | |||
+ | Šířka pásma přijímače přímo úměrně ovlivňuje přesnost měření. Pracovní frekvence přijímače může být v podstatě kdekoli ve VHF pásmu. Vyšší frekvence jsou výhodnější pro vyšší prostorová rozlišení, | ||
+ | Velký dynamický rozsah přijímače je kvůli podrobnému zpracování detailů signálu. Pro přesnější výpočty je potřebné, aby signál byl pokud možno nezkreslený a to zejména tak, aby nebyl na žádné stanici, která detekuje výboj saturovaný. | ||
+ | Časová přesnost určení vztažného bodu signálové události je nutná k rekonstrukci geometrického tvaru bleskového výboje zpracováním zpoždění šíření signálu k jednotlivým stanicím. Je proto možné přesnost posuzovat zejména ve vlastním čase systému, není zřejmě potřebné, aby přesnost k absolutnímu času podstatně lepší než např. 60 ns ale systémový čas by měl být co nejpřesnější, | ||
+ | Korekce mezi systémovým a absolutním časem je možné zavést až dodatečně na zaznamenaný signál. | ||
+ | Příkon detekční stanice je limitován takovým výkonem, aby zařízení bylo možné jednak ekonomicky akceptovatelně provozovat ve stacionárních konfiguracích napájených fotovoltaickými články a také v mobilních konfiguracích při terénním měření. | ||
+ | |||
+ | ==== Konstrukční realizace stanice ==== | ||
+ | |||
+ | Technická realizace přijímací stanice má několik dílčích komplikací, | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | === Vstupní RF obvody === | ||
+ | |||
+ | Signál přijímaný anténou (Pro první experimenty by zřejmě byla vhodná [[http:// | ||
+ | Dále filtrován, aby byla omezen aliasing se signály s jiných pásem na dalších obvodech přijímače. | ||
+ | |||
+ | === Digitalizace === | ||
+ | Vyfiltrovaný signál bude zřejmě potřeba zesílit zesilovačem s variabilním ziskem, aby bylo možné digitalizovat signál s velkým dynamickým rozsahem. Pak je možné provést klasické směšování a nebo signál přímo digitalizovat některým [[cs: | ||
+ | |||
+ | === Časové značkování === | ||
+ | |||
+ | Existence časových značek v záznamu je jedním z klíčových parametrů přijímací stanice. Pro uvažované přesnosti měření stačí jedna časová značka u význačné události v záznamu. (Například čas posledního vzorku.) Samotné vzorkování může probíhat podle volně běžícího oscilátoru, | ||
+ | |||
+ | Pro přidání informace o času k digitalizovanému signálu existuje více technických přístupů. | ||
+ | |||
+ | * Buď je možné synchronně s přijímaným signálem digitalizovat i [[cs: | ||
+ | * Nebo je příjem, demodulace a dekódování GNSS signálu řešen separátně a do pozorovacího záznamu jsou přidány pouze výsledky výpočtu. | ||
+ | |||
+ | První možnost je technicky náročnější, | ||
+ | |||
+ | Druhé technické řešení využívá integrovaného GNSS přijímače, | ||
+ | Tento přístup je jednodušší avšak znemožňuje většinu zpětných korekcí měření, neboť dochází k podstatné ztrátě informace. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Zpracování digitálního signálu === | ||
+ | |||
+ | Digitální signál z ADC je nutné dále zpracovávat, | ||
+ | |||
+ | Poslední přístup je demonstrován na realizaci [[http:// | ||
+ | |||
+ | === Staniční software === | ||
+ | |||
+ | V závislosti na konkrétním řešení předchozích záležitostí je potřeba zvolit konkrétní topologii staničního software. Obecně ale lze očekávat modulární řešení vycházející například ze systému [[https:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ====== Varovné systémy ====== | ||
+ | |||
+ | Neumožňují získat přesnou informaci pozici výskytu bleskové činnosti. Pouze vyhodnocují přibližnou vzdálenost a odhadují přibližování/ | ||
+ | |||
+ | Podobné konstrukce: | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ====== Referenční projekty ====== | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | * detektor na blesku a atmosferického potenciálu v baterce. (Zvýšení bezpečnosti na horách) | ||
+ | * [[https:// | ||
cs/sm.txt · Poslední úprava: 2018/08/29 21:32 (upraveno mimo DokuWiki)