[發明專利]一種多傳感器數據融合探測預警系統及方法

在審

• 申請號: 202011300570.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN114518583A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉興;開維賽爾;孟祥余;張浩
• 申請（專利權）人: 青島國數信息科技有限公司
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01N21/3504;G06F30/25;G06F111/08;G08B21/12;G08B21/18
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1.一種多傳感器數據融合探測預警系統，其特征在于，包括：

紅外探測模塊，包括激光發射系統與激光接收系統，用于發射和接收探測激光，通過差分吸收激光檢測技術探測大氣中有害氣體；

激光測風模塊，用于測量大氣中的風速、風向，通過實時處理得到每秒更新的大氣徑向測量數據，包括共孔徑的激光發射分系統和與激光接收分系統；

數據處理模塊，包括信號采集與處理器、數據反演與融合系統和報警顯示模塊，用于反演大氣有害氣體濃度與風場信息，通過數據融合計算出有害氣體在一段時間后的擴散分布，進行預警和顯示；

控制中心，包括主控電路板、電源模塊、電動轉臺，連接所述紅外探測模塊、所述激光測風模塊和所述數據處理模塊，用于系統控制和掃描。

2.根據權利要求1所述的一種多傳感器數據融合探測預警系統，其特征在于，所述激光發射系統采用可快速調諧的CO₂激光器作為光源，可發射9μm~11μm范圍內多條激光譜線。

3.根據權利要求1所述的一種多傳感器數據融合探測預警系統，其特征在于，所述激光接收系統與激光測風模塊采用共孔徑設計，保證紅外探測和激光測風模塊的光路一致性。

4.根據權利要求1所述的一種多傳感器數據融合探測預警系統，其特征在于，所述激光發射分系統采用單頻光纖激光的MOPA技術產生窄線寬1.5μm波長激光。

5.根據權利要求1所述的一種多傳感器數據融合探測預警系統，其特征在于，所述數據處理模塊包括信號采集與處理器、數據反演與融合系統和報警顯示模塊，所述信號采集與處理器連接所述紅外探測模塊與所述激光測風模塊，所述紅外探測模塊與所述激光測風模塊的輸出數據通過通訊端口傳輸至所述信號采集與處理器，經過信號處理后通過傳至所述數據反演與融合系統。

6.根據權利要求1所述的一種多傳感器數據融合探測預警系統，其特征在于，所述電動轉臺采用高精度跟蹤轉臺，包括方位角和俯仰角兩個維度的調節，所述方位角調節范圍為90°~-90°，所述俯仰角調節范圍為-45°~-135°,用于帶動所述紅外探測模塊與所述激光測風模塊掃描探測。

7.一種多傳感器數據融合探測預警方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：紅外探測模塊激光發射系統通過調諧發射激光譜線，激光譜線經過反射由激光接收系統接收；

S2：信號采集與處理分系統采集到紅外探測模塊的回波信號，判斷大氣中是否存在有害氣體，并比較得到探測波束的差分吸收率，判斷該吸收率是否達到報警閾值，若報警啟動，控制中心向激光測風模塊發送啟動指令；

S3：激光測風模塊的激光發射系統通過脈沖放大技術發出窄線寬脈沖光，再經過與激光發射系統共孔徑的逆光路接收；

S4：數據處理模塊將紅外探測模塊與激光測風模塊的接收信號進行反演，得出物質濃度與風場數據；

S5：數據反演與融合系統通過有害物質濃度信息與風場信息，對有害氣體擴散趨勢進行預測，將實時探測數據融合到預測模型中校正擴散模型，得出準確的擴散態勢預測結果。