[發(fā)明專利]一種基于瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)的陸基遙測(cè)定位方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710555017.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN107356948A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉順華;諸雪征;羅志榮;孫遜;顧進(jìn);聶坤林;徐勝;張宏遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍防化學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S19/42
• 分類號(hào): G01S19/42;G01N21/17
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 楊學(xué)明,顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于擴(kuò)散理論和前方交會(huì)原理的瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)遙測(cè)定位方法，它與紅外遙測(cè)裝置運(yùn)用有關(guān)，屬于化學(xué)偵察技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有毒有害物質(zhì)通常以分散或蒸發(fā)的方式形成化學(xué)云團(tuán)，并隨大氣向下風(fēng)方向擴(kuò)散，以達(dá)成毒害效應(yīng)。瞬時(shí)點(diǎn)源，是瞬間完成有毒有害物質(zhì)施放的點(diǎn)源，如單個(gè)化學(xué)反應(yīng)罐爆炸；由于瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)形成時(shí)間、運(yùn)動(dòng)方向難以監(jiān)測(cè)，且云團(tuán)半徑較小，監(jiān)測(cè)定位困難，是目前化學(xué)監(jiān)測(cè)急需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

化學(xué)偵察裝備大多基于化學(xué)反應(yīng)和分子電離遷移原理研發(fā)的，不適用于化學(xué)云團(tuán)的監(jiān)測(cè)。隨著紅外遙測(cè)技術(shù)的完善，化學(xué)遙測(cè)裝置大量生產(chǎn)，用于非接觸式遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)化學(xué)云團(tuán)擴(kuò)散與傳播情況。但從使用實(shí)際情況看，紅外遙測(cè)裝置僅用作化學(xué)監(jiān)測(cè)報(bào)警，效能沒有充分發(fā)揮。

國內(nèi)主要有幾家單位等進(jìn)行了相關(guān)研究，主要集中在紅外光譜識(shí)別技術(shù)、紅外成像檢測(cè)技術(shù)方面。如何利用紅外遙測(cè)技術(shù)進(jìn)行化學(xué)云團(tuán)定位研究，尚未展開，且急需確定化學(xué)云團(tuán)的具體位置，為防護(hù)決策提供關(guān)鍵信息和寶貴的預(yù)警時(shí)間。

由于瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)存在時(shí)間短，受氣象等因素影響大，現(xiàn)有的化學(xué)偵察與分析難以對(duì)瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)進(jìn)行定位，目前主要通過光學(xué)儀器和目測(cè)進(jìn)行概略方向判斷。本發(fā)明，能有效解決瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)的快速定位和實(shí)時(shí)跟蹤問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)的陸基遙測(cè)定位方法，它綜合運(yùn)用擴(kuò)散理論和前方交會(huì)原理，彌補(bǔ)了紅外光譜對(duì)化學(xué)云團(tuán)的定位難題，為紅外遙測(cè)裝置運(yùn)用提供技術(shù)支持，與現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)偵察、化學(xué)觀測(cè)相比，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)點(diǎn)源類型化學(xué)云團(tuán)的快速定位和運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種基于瞬時(shí)點(diǎn)源化學(xué)云團(tuán)的陸基遙測(cè)定位方法，通過兩套紅外遙測(cè)裝置定點(diǎn)紅外掃描獲得的參數(shù)，運(yùn)用前方交會(huì)法確定化學(xué)云團(tuán)的中心點(diǎn)位置，利用兩套紅外遙測(cè)裝置兩個(gè)不同時(shí)刻的觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合瞬時(shí)點(diǎn)源擴(kuò)散原理，反算出瞬時(shí)點(diǎn)源的源強(qiáng)和化學(xué)云團(tuán)的生成時(shí)間、相對(duì)距離、云團(tuán)半徑。

具體步驟如下：

步驟一：相關(guān)參數(shù)的獲取

通過集群北斗或GPS定位模塊，確定紅外遙測(cè)裝置的位置參數(shù)(經(jīng)緯度)，將兩套紅外遙測(cè)裝置位置方位坐標(biāo)變換成平面距離坐標(biāo)，計(jì)算出兩套紅外遙測(cè)裝置之間的距離；記錄氣溫等氣象參數(shù)。查找紅外遙測(cè)裝置對(duì)某化學(xué)云團(tuán)的報(bào)警濃度閾值(通常的紅外遙測(cè)裝置內(nèi)均帶有這個(gè)報(bào)警濃度閾值，如果不帶可以提前預(yù)先設(shè)定后輸入即可)，記錄為C₀。

根據(jù)氣象數(shù)據(jù)計(jì)算湍流水平擴(kuò)散系數(shù)K₀、湍流垂直擴(kuò)散系數(shù)K₁。

步驟二：紅外遙測(cè)裝置觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲取

兩套紅外遙測(cè)裝置(假設(shè)分別位于坐標(biāo)E、F點(diǎn))同時(shí)360度全域掃描監(jiān)測(cè)化學(xué)云團(tuán)，發(fā)生報(bào)警t₀時(shí)，通過定向儀自動(dòng)記錄方向角，將兩套紅外遙測(cè)裝置掃描化學(xué)云團(tuán)發(fā)出報(bào)警的方向角記為θ_A0、θ_B0、θ_C0、θ_D0，掃描射線與化學(xué)云團(tuán)邊界線的切點(diǎn)分別記為A₀、B₀、C₀、D₀點(diǎn)，見圖3所示。

步驟三：化學(xué)云團(tuán)中心位置與半徑的計(jì)算

見圖2所示，計(jì)算兩套紅外遙測(cè)裝置經(jīng)過化學(xué)云團(tuán)中點(diǎn)的角度EOF，OEF：

前方交會(huì)法求解化學(xué)云團(tuán)中心距離兩套紅外遙測(cè)裝置的距離，即計(jì)算出OF、EF長(zhǎng)度。然后利用三角關(guān)系，計(jì)算該時(shí)刻的化學(xué)云團(tuán)半徑r₀，即圖2中的AF長(zhǎng)度。

步驟四：化學(xué)云團(tuán)中心位置與半徑的計(jì)算

重復(fù)步驟二，將再一次掃描報(bào)警t₁時(shí)刻兩套紅外遙測(cè)裝置掃描化學(xué)云團(tuán)的方向角記為θ_A1、θ_B1、θ_C1、θ_D1，見圖3所示。在t₁時(shí)刻兩套紅外遙測(cè)裝置掃描化學(xué)云團(tuán)發(fā)出報(bào)警的掃描角度與x軸分別成θ_A1、θ_B1、θ_C1、θ_D1，假設(shè)掃描射線與化學(xué)云團(tuán)邊界線的切點(diǎn)分別為A₁、B₁、C₁、D₁點(diǎn)(掃描期間化學(xué)云團(tuán)半徑變化可以忽略)。