01 客戶背景

隨著我國民航快速發展，機場雷電防護安全日益重要。雷擊探測系統作為實時檢測飛行環境的重要工具，依據機翼電磁脈沖信號與電流信號，能夠快速監測雷擊的發生時間、位置、強度和極性等關鍵參數，為飛行安全提供精準預警。

某航天防護客戶在開展天體雷擊實時監測時，面臨傳統臺式示波器存在三大技術瓶頸：通道數有限、系統擴展性差、設備體積龐大且需人工操作等。在機載設備艙等空間嚴苛的特殊場景中，這些問題嚴重制約了瞬態雷擊信號的捕獲效率與測量精度。中科采象針對性提供天體雷擊信號探測解決方案，優化客戶的雷擊試驗平臺及雷擊防護設計，有效提升檢測效率和精度。

02 解決方案

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

• 高速高精度數據采集功能：系統采用4通道數字化儀，每通道采樣率高達1GSPS，分辨率為12-bit，可精準采集機翼上的電磁脈沖信號和電流信號。
• 實時數據傳輸：工控機軟件支持RS485通訊協議，可實時傳輸靜電場信息。
• 無人值守自動運行：采集軟件與工控機支持軟件自啟動、自動采集和自動保存數據功能，實現無人值守模式。
• 模塊化設計：系統采用小型化工控機搭配數字化示波器，結構緊湊，滿足機上空間受限的需求。
  
  

03 方案優勢

• 便攜式設計：采用模塊化硬件結構，便于通道拓展，特別適合空間受限的機上環境。
• 靈活觸發與高效存儲：支持可編程觸發（如幅度、脈寬、模式觸發），有效減少無效數據存儲；同時具備大容量存儲（如TB級），支持長時間數據記錄，并保留原始數據，便于回溯分析。
• 高精度與高分辨率：數據采集精度更高，時間分辨率更高，能夠精準捕獲納秒/皮秒級瞬態信號及強弱電信號細節，精準記錄雷擊波形。
• 開放FPGA與自定義算法：開放FPGA支持用戶自定義FPGA實時算法開發，例如FFT、脈沖識別等，增強數據處理能力。
• 精準同步、定位與抗干擾：多通道同步輸入與時間戳技術，支持空間分布式檢測及多站點聯合測量，實現雷擊精確定位及三維過程分析；同時具備卓越的抗干擾能力，確保在復雜電磁環境下可靠運行。

04 應用成效

中科采象天體雷擊信號探測解決方案成功助力某航天防護客戶攻克模擬系統帶寬低、存儲效率差、觸發不靈活等技術瓶頸。該系統基于高精度數字化儀與多通道同步采集技術，融合智能抗干擾算法，可在復雜電磁環境中實現跨尺度雷電信號的高效捕獲與三維定位，雷電防護效能評估準確性提升顯著。

該方案通過高精度數字化儀實時捕獲閃電產生的瞬態電信號（如納秒級上升沿、皮秒級電磁脈沖），利用12位及以上分辨率解析微弱遠場輻射與強近場電流信號，避免信號飽和失真。

系統采用多通道同步采集與時間戳技術，結合空間分布式部署的監測站點，通過時差定位法精確計算雷擊位置并重建閃電三維發展軌跡。內置可編程觸發機制（如幅度/斜率觸發）自動篩選有效事件，在強噪聲背景下精準提取稀有信號（如球狀閃電），同時通過數字濾波與基線校正算法抑制環境干擾，確保復雜電磁場中的數據可靠性，有效提升了雷電監測的效率和準確性。

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