01 客戶背景

隨著我國(guó)民航快速發(fā)展，機(jī)場(chǎng)雷電防護(hù)安全日益重要。雷擊探測(cè)系統(tǒng)作為實(shí)時(shí)檢測(cè)飛行環(huán)境的重要工具，依據(jù)機(jī)翼電磁脈沖信號(hào)與電流信號(hào)，能夠快速監(jiān)測(cè)雷擊的發(fā)生時(shí)間、位置、強(qiáng)度和極性等關(guān)鍵參數(shù)，為飛行安全提供精準(zhǔn)預(yù)警。

某航天防護(hù)客戶在開展天體雷擊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，面臨傳統(tǒng)臺(tái)式示波器存在三大技術(shù)瓶頸：通道數(shù)有限、系統(tǒng)擴(kuò)展性差、設(shè)備體積龐大且需人工操作等。在機(jī)載設(shè)備艙等空間嚴(yán)苛的特殊場(chǎng)景中，這些問題嚴(yán)重制約了瞬態(tài)雷擊信號(hào)的捕獲效率與測(cè)量精度。中科采象針對(duì)性提供天體雷擊信號(hào)探測(cè)解決方案，優(yōu)化客戶的雷擊試驗(yàn)平臺(tái)及雷擊防護(hù)設(shè)計(jì)，有效提升檢測(cè)效率和精度。

02 解決方案

中科采象天體雷擊信號(hào)探測(cè)解決方案以PCIe模塊化示波器和小型化工控機(jī)為核心，具備高速、高精度、高同步性和便攜性等特點(diǎn)，滿足了客戶在機(jī)上無人操作、多通道數(shù)據(jù)采集、便攜式等需求，具體功能包括：

• 高速高精度數(shù)據(jù)采集功能：系統(tǒng)采用4通道數(shù)字化儀，每通道采樣率高達(dá)1GSPS，分辨率為12-bit，可精準(zhǔn)采集機(jī)翼上的電磁脈沖信號(hào)和電流信號(hào)。
• 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸：工控機(jī)軟件支持RS485通訊協(xié)議，可實(shí)時(shí)傳輸靜電場(chǎng)信息。
• 無人值守自動(dòng)運(yùn)行：采集軟件與工控機(jī)支持軟件自啟動(dòng)、自動(dòng)采集和自動(dòng)保存數(shù)據(jù)功能，實(shí)現(xiàn)無人值守模式。
• 模塊化設(shè)計(jì)：系統(tǒng)采用小型化工控機(jī)搭配數(shù)字化示波器，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足機(jī)上空間受限的需求。
  
  

03 方案優(yōu)勢(shì)

• 便攜式設(shè)計(jì)：采用模塊化硬件結(jié)構(gòu)，便于通道拓展，特別適合空間受限的機(jī)上環(huán)境。
• 靈活觸發(fā)與高效存儲(chǔ)：支持可編程觸發(fā)（如幅度、脈寬、模式觸發(fā)），有效減少無效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；同時(shí)具備大容量存儲(chǔ)（如TB級(jí)），支持長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)記錄，并保留原始數(shù)據(jù)，便于回溯分析。
• 高精度與高分辨率：數(shù)據(jù)采集精度更高，時(shí)間分辨率更高，能夠精準(zhǔn)捕獲納秒/皮秒級(jí)瞬態(tài)信號(hào)及強(qiáng)弱電信號(hào)細(xì)節(jié)，精準(zhǔn)記錄雷擊波形。
• 開放FPGA與自定義算法：開放FPGA支持用戶自定義FPGA實(shí)時(shí)算法開發(fā)，例如FFT、脈沖識(shí)別等，增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力。
• 精準(zhǔn)同步、定位與抗干擾：多通道同步輸入與時(shí)間戳技術(shù)，支持空間分布式檢測(cè)及多站點(diǎn)聯(lián)合測(cè)量，實(shí)現(xiàn)雷擊精確定位及三維過程分析；同時(shí)具備卓越的抗干擾能力，確保在復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠運(yùn)行。

04 應(yīng)用成效

中科采象天體雷擊信號(hào)探測(cè)解決方案成功助力某航天防護(hù)客戶攻克模擬系統(tǒng)帶寬低、存儲(chǔ)效率差、觸發(fā)不靈活等技術(shù)瓶頸。該系統(tǒng)基于高精度數(shù)字化儀與多通道同步采集技術(shù)，融合智能抗干擾算法，可在復(fù)雜電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)跨尺度雷電信號(hào)的高效捕獲與三維定位，雷電防護(hù)效能評(píng)估準(zhǔn)確性提升顯著。

該方案通過高精度數(shù)字化儀實(shí)時(shí)捕獲閃電產(chǎn)生的瞬態(tài)電信號(hào)（如納秒級(jí)上升沿、皮秒級(jí)電磁脈沖），利用12位及以上分辨率解析微弱遠(yuǎn)場(chǎng)輻射與強(qiáng)近場(chǎng)電流信號(hào)，避免信號(hào)飽和失真。

系統(tǒng)采用多通道同步采集與時(shí)間戳技術(shù)，結(jié)合空間分布式部署的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，通過時(shí)差定位法精確計(jì)算雷擊位置并重建閃電三維發(fā)展軌跡。內(nèi)置可編程觸發(fā)機(jī)制（如幅度/斜率觸發(fā)）自動(dòng)篩選有效事件，在強(qiáng)噪聲背景下精準(zhǔn)提取稀有信號(hào)（如球狀閃電），同時(shí)通過數(shù)字濾波與基線校正算法抑制環(huán)境干擾，確保復(fù)雜電磁場(chǎng)中的數(shù)據(jù)可靠性，有效提升了雷電監(jiān)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。

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