Tujuan dari proyek Blitzortung.org adalah untuk menciptakan jaringan stasiun dengan anggaran rendah untuk lokasi kilat dengan presisi tinggi. Hal ini dicapai karena sejumlah besar stasiun penerima terletak berdekatan satu sama lain, pada umumnya, pada jarak 50 km - 250 km. Stasiun-stasiun ini mengirimkan data mereka ke server pusat, di mana tempat-tempat kilatan kilat dihitung pada saat kedatangan sinyal. Pemilik penerima ini adalah sukarelawan yang membeli atau merakit sendiri peralatan. Ada juga tim programmer sukarela yang mengembangkan dan mengimplementasikan algoritma lokasi dan visualisasi serta orang-orang yang membantu menjaga kesehatan seluruh sistem. Lokasi kilat tersedia gratis dalam format asli untuk para peserta yang stasiunnya mengirimkan data mereka ke server proyek.Pemilik stasiun penerima dapat menggunakan data sumber untuk tujuan non-komersial.Peralatan yang diperlukan untuk berpartisipasi dalam jaringan terdiri dari sistem antena, penguat VLF (VLF), papan pengontrol, dan penerima GPS yang menyediakan sinyal 1PPS (satu pulsa per detik).
Memesan bagianBlitzortung.org. , , . 200 . , , . , . , . , , . , . !
Tidak dapat dijamin bahwa stasiun penerima akan bekerja dengan baik di mana saja. Perangkat listrik dapat menyebabkan gangguan, seperti catu daya, komputer, lampu hemat energi, monitor CRT, televisi, dll. Dalam beberapa kasus, stasiun dengan banyak gangguan harus diatur ke pengaturan sub-optimal. Misalnya, kawat penjaga mesin pemotong rumput robot atau saluran listrik besar dengan tegangan tinggi menghasilkan gangguan yang sangat kuat. Tapi jangan khawatir, data dari stasiun akan diterima selama interferensi sesekali. Juga bukan masalah jika stasiun penerima tidak mengirimkan data untuk beberapa waktu setiap hari karena gangguan atau keadaan lain.Sedikit teori
Bagaimana kilat awalnya terbentuk masih menjadi bahan perdebatan. Para ilmuwan telah mempelajari penyebabnya, mulai dari gangguan atmosfer dasar (angin, kelembaban, gesekan, dan tekanan atmosfer) hingga efek angin matahari dan akumulasi partikel solar yang bermuatan. Es di dalam awan dianggap sebagai elemen kunci dalam pengembangan petir, dan dapat menyebabkan pemisahan paksa muatan positif dan negatif di awan dan dengan demikian berkontribusi pada pembentukan petir.Fakta bahwa petir bersifat listrik tidak jelas, karena arus listrik tidak mengalir di udara. Pada 10 Juni 1752, Benjamin Franklin meluncurkan layang-layang saat terjadi badai, ketika petir menghantam layang-layang, sebuah tuduhan dikumpulkan di sebuah bank leiden, yang memungkinkannya untuk menunjukkan sifat listrik dari kilat. Dia juga menemukan penangkal petir yang digunakan untuk melindungi bangunan dan kapal.
Baut petir memancarkan energi pada frekuensi radio dalam rentang frekuensi yang luas. Ketika arus tinggi terjadi pada saluran terionisasi sebelumnya selama flare cloud-to-ground, emisi paling kuat terjadi dalam kisaran VLF.VLF - Frekuensi sangat rendahVLF — Very low frequency( ). 3 kHz 30 kHz 10 100 . VLF .
Keuntungan signifikan dari frekuensi rendah, berbeda dengan frekuensi yang lebih tinggi, adalah kemampuan sinyal-sinyal ini untuk melakukan perjalanan ribuan kilometer ketika tercermin dari ionosfer dan bumi.Debit petir menghasilkan beberapa pulsa berdurasi pendek yang diluncurkan antara petir dan ground atau antara awan petir. Arus menciptakan medan listrik sejajar dengan arah alirannya, dan medan magnet yang sesuai tegak lurus dengan medan listrik.Penerimaan sinyal petir
Gelombang dengan frekuensi dari 3 kHz hingga 30 kHz memiliki panjang antara 100 dan 10 km. Antena yang cocok untuk frekuensi ini adalah antena loop kecil dengan ukuran kurang dari 1/10000 panjang gelombang. Loop kecil juga disebut magnet, karena mereka lebih sensitif terhadap komponen magnetik dari gelombang elektromagnetik dan kurang sensitif terhadap kebisingan listrik ketika terlindungi dengan baik. Jika loop lebih pendek dari panjang gelombang, maka arus di sekitar antena akan hampir sepenuhnya dalam fase. Dengan demikian, gelombang yang mendekati dalam bidang loop tidak akan diterima, dan penerimaan gelombang sepanjang sumbu tegak lurus dengan bidang loop akan maksimal. Properti ini berubah jika loop menjadi lebih besar. Polarisasi pelepasan petir cloud-ke-tanah sebagian besar vertikal, sehingga medan magnet berorientasi horizontal.Untuk cakupan melingkar (360 derajat), disarankan untuk menggunakan lebih dari satu loop. Solusi yang cocok dapat diperoleh dengan menggunakan dua loop yang saling tegak lurus, solusi tersebut digunakan dalam sistem pencarian arah.
Sinyal elektromagnetik dari pelepasan petir bukanlah gelombang dengan frekuensi tetap. Sinyal memiliki bentuk pulsa lebih atau kurang dan karena itu memancarkan gelombang dalam rentang frekuensi yang luas. Masing-masing impuls ini unik dan terlihat berbeda.Deskripsi bagian penerima, , . , . , .
, . , . .
1000 (1 ). 1000 -72 (4000 ). , 1 . , 10 . 10 , 10 . , .
Metode TOA (metode waktu kedatangan)Metode penentuan lokasi petir TOA didasarkan pada perhitungan kurva hiperbolik. Sinyal radio yang dipancarkan dari baut petir bergerak di udara dengan kecepatan cahaya. Ini sekitar 300.000 kilometer per detik atau 300 meter per mikrodetik. Setiap sinyal yang diterima menerima cap waktu. Mari tA (s) akan menjadi cap waktu untuk sinyal s dari stasiun A . Cap waktu tA diatur dalam UTC (Waktu Universal Terkoordinasi) dalam mikrodetik dengan akurasi 1 μs. Perbedaan dua stempel waktu untuk satu sinyal yang diterima oleh dua stasiun berbeda dan perbedaan posisi stasiun-stasiun ini dapat diatur oleh kurva hiperbolik. Biarkan dA (p)jarak dari titik p ke stasiun A dalam meter. Kurva hiperbolik untuk sinyal s , adalah himpunan semua posisi titik p yang sesuai dengan perbedaan jarak dA (p) - dB (p) dalam meter dalam perangko waktu yang sesuai dari perbedaan tA (s) - tB (s) dalam mikrodetik dikonversi oleh kecepatan cahaya ke meter .dA (p) - dB (p) = (tA (s) - tB (s)) * 300
Sumber sinyal harus berada di suatu tempat di kurva hiperbolik ini. Titik persimpangan tiga atau lebih kurva hiperbolik ini menentukan lokasi unik sumber radio.
Posisi yang dihitung akan dianggap sebagai lokasi debit petir. Untuk menentukan titik persimpangan yang unik, setidaknya 4 stasiun tidak berada di jalur yang sama. Jika sinyal diterima dari lebih dari empat stasiun, maka beberapa informasi yang berlebihan akan meningkatkan akurasi. Perpotongan ketiga kurva secara unik menentukan lokasi sumber sinyal radio (titik putih).Perbedaan waktu ± 100 μs sesuai dengan perbedaan jarak ± 30 kilometer. Yaitu, jika stasiun A menerima sinyal yang sama 100 μs lebih awal dari stasiun B, maka semua titik kurva hiperbolik yang sesuai akan 30 km lebih dekat ke stasiun A daripada ke B. Misalkan stempel waktu memiliki akurasi ± 1 μs dan ada Empat stasiun terletak sehingga posisinya menentukan persegi. Jika sumber sinyal tepat di tengah-tengah kuadrat, maka akurasi penentuan lokasi akan kurang dari 300m * √2 = 424 m. Akurasi dapat menjadi jauh lebih sedikit jika sumber sinyal di luar kuadrat.
Argumen dari beberapa pemasok komersial bahwa sistem mereka memiliki akurasi 300m, karena tanda tersebut memiliki akurasi 1 μs, adalah kesalahpahaman naif.Kompleksitas utama dari sistem TOA adalah pengenalan keunikan sinyal yang diterima. Ini tidak mudah karena sirkuit sinyal berubah ketika ia melakukan perjalanan jarak jauh. Satu-satunya cara untuk menangani berbagai bentuk gelombang adalah dengan menghitung waktu kedatangan grup. Namun, jika stempel waktu tidak ditetapkan secara berurutan, maka kurva hiperbolik tidak berpotongan pada titik persimpangan umum.Perhitungan di server dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama, titik awal dihitung dari 4 prangko pertama, kemudian menggunakan metode numerik. Semua perhitungan menggunakan koordinat bola.Jaringan Blitzortung.org
Jaringan lokasi kilat Blitzortung.org terdiri dari stasiun penerima VLF dan satu server pemrosesan pusat untuk setiap area yang luas. Stasiun penerima mengirimkan data mereka secara langsung melalui Internet ke server. Setiap paket berisi data pada waktu yang tepat dari sambaran petir yang diterima dan koordinat penerima.Berdasarkan informasi ini, posisi tepat bit dihitung. Koordinat bola tersedia dalam format asli untuk semua pengguna yang mengirimkan data mereka ke server. Pengguna dapat menggunakan data sumber untuk tujuan non-komersial. Aktivitas kilat dari dua jam terakhir ditampilkan di situs web Blitzortung.org pada beberapa peta publik dan dicatat setiap menit, harus dicatat bahwa tidak mungkin untuk menghitung posisi atau arah yang tepat dengan data satu stasiun. Setidaknya diperlukan empat stasiun untuk menghitung posisi sambaran petir. Saat ini tidak ada perangkat lunak yang memungkinkan Anda untuk terhubung ke sistem pencarian arah lain, seperti perangkat lunak LR dari LightningRadar.net. Perhitungan posisi sambaran petir hanya dilakukan oleh salah satu server komputasi Blitzortung.org.Informasi lebih lanjut tentang proyek, menerima model antena, perangkat keras dan perangkat lunak dapat ditemukan di www.blitzortung.org/Documents/TOA_Blitzortung_RED.pdf .Publikasi ini adalah terjemahan dari pengantar dokumen ini.