[發(fā)明專利]一種激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110103880.5
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112924415B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭梁;甄玉龍;楊帆;劉偉;倪娜;李雪;楊昆;陳濤;馬玉林;王悅;汪左成
• 申請（專利權(quán)）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/55;H03H21/00
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

1.一種激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括：

向目標(biāo)發(fā)射激光，獲取從目標(biāo)反射的偏轉(zhuǎn)光的頻譜信號，數(shù)字采樣所述頻譜信號，以進(jìn)行鐘擺排序，根據(jù)排序結(jié)果確定接收到激光的回波；

對所述接收到激光的回波進(jìn)行過濾處理，計算得到過濾處理后的激光回波基于最小方差無失真響應(yīng)的功率密度譜；

通過Beer—LamBert定律，在所述功率密度譜中獲得被甲烷氣體吸收后二次諧波相對應(yīng)頻率的功率模值，根據(jù)所述功率模值的大小解算出甲烷的濃度，

其中，數(shù)字采樣所述頻譜信號，以進(jìn)行鐘擺排序，根據(jù)排序結(jié)果確定接收到激光的回波，包括：

對于長度為n的信號數(shù)組data，進(jìn)行m次循環(huán)，m的值根據(jù)信號的長度n來設(shè)置，將每次循環(huán)對信號數(shù)組的x[m]至x[n-1-m]段采用冒泡排序的方式求得的最大值放置在數(shù)組的x[n-1-m]處，求得的最小值放置在數(shù)組的x[m]處，在循環(huán)中，若出現(xiàn)

則循環(huán)結(jié)束，判定沒有接收到激光的回波，否則，確定接收到激光的回波。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，對所述接收到激光的回波進(jìn)行過濾處理，包括：

首先，對于長度為n的信號數(shù)組data，使用冒泡排序法求出信號數(shù)組的最小值min；

然后，使數(shù)組中的每個值分別減去最小值后得到新的數(shù)組data_min，求出data_min的平均值avg；

最后，使data_min數(shù)組中的每個值減去平均值avg后得到去除直流后的信號data_AC。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，計算得到過濾處理后的激光回波基于最小方差無失真響應(yīng)的功率密度譜，包括：

首先，建立輸入信號模型如下：

x[n]＝αs[n]+w[n],for n＝0........N-1

其中，s[n]為有效的信號，α為復(fù)數(shù)的幅值，w[n]為信號噪聲部分，信號的長度為N；

然后，對所述輸入信號模型進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，使得信號在經(jīng)過濾波處理后輸出的功率最小。

4.一種用于執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理方法的激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

確定模塊，用于向目標(biāo)發(fā)射激光，獲取從目標(biāo)反射的偏轉(zhuǎn)光的頻譜信號，數(shù)字采樣所述頻譜信號，以進(jìn)行鐘擺排序，根據(jù)排序結(jié)果確定接收到激光的回波；

計算模塊，用于對所述接收到激光的回波進(jìn)行過濾處理，計算得到過濾處理后的激光回波基于最小方差無失真響應(yīng)的功率密度譜；

輸出模塊，用于通過Beer—LamBert定律，在所述功率密度譜中獲得被甲烷氣體吸收后二次諧波相對應(yīng)頻率的功率模值，根據(jù)所述功率模值的大小解算出甲烷的濃度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述確定模塊包括排序子模塊，用于：對信號數(shù)組進(jìn)行多次循環(huán)，將每次循環(huán)的一定數(shù)據(jù)段采用冒泡排序的方式進(jìn)行處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊包括過濾子模塊，用于采用冒泡排序的方式對信號數(shù)組進(jìn)行平均值處理，以得到去除直流后的信號。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光甲烷遙測設(shè)備數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊包括自適應(yīng)濾波器，用于對輸入信號模型進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，使得信號在經(jīng)過濾波處理后輸出的功率最小。