[發(fā)明專利]低空無(wú)人機(jī)探測(cè)地面火災(zāi)的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110702695.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN113447410B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉禮喜;陳志莉;唐瑾;彭吳迪;陳林;胡天佑;劉祺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/06
• 分類號(hào): G01N15/06;G01N21/31;G01N21/59
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50241
• 代理人: 何曉

本發(fā)明屬于大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種低空無(wú)人機(jī)探測(cè)地面火災(zāi)的方法及系統(tǒng)，該方法通過獲取譜線強(qiáng)度和譜線線形，對(duì)譜線強(qiáng)度和譜線線形進(jìn)行積分計(jì)算，得到譜線的吸收系數(shù)，再計(jì)算得到H₂O和CO₂的透過率，并將H₂O透過率和CO₂透過率相乘，得到大氣分子的透過率，由大氣中氣溶膠顆粒的散射系數(shù)k_sca和消光系數(shù)k_ext，計(jì)算得到大氣中氣溶膠顆粒消光的光學(xué)厚度τ(λ)，進(jìn)一步得到氣溶膠的透過率，結(jié)合大氣分子透過率，得到探測(cè)地面火災(zāi)的大氣輻射傳輸方程式。采用本技術(shù)方案，通過HIRTAN譜線參數(shù)和氣體吸收系數(shù)，獲取大氣輻射傳輸方程式，進(jìn)行大氣校正，實(shí)現(xiàn)低空無(wú)人機(jī)對(duì)地面火災(zāi)的探測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低空無(wú)人機(jī)探測(cè)地面火災(zāi)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化學(xué)品火災(zāi)事故風(fēng)險(xiǎn)高、危害大，探測(cè)特征污染物是識(shí)別評(píng)估其污染物危害的主要依據(jù)。現(xiàn)有的地面監(jiān)測(cè)手段存在僅能獲取局部點(diǎn)位火災(zāi)污染信息、監(jiān)測(cè)設(shè)備損毀風(fēng)險(xiǎn)大等局限，難以滿足實(shí)際需求。無(wú)人機(jī)搭載多光譜、高光譜儀是大范圍、遠(yuǎn)距離和省時(shí)省力探測(cè)地面火災(zāi)特征污染物的最佳途徑。但無(wú)人機(jī)探測(cè)器與地面火災(zāi)目標(biāo)物之間存在著一段遠(yuǎn)距離的大氣環(huán)境干擾，無(wú)人機(jī)拍攝的地面火災(zāi)的高光譜圖像，由于大氣吸收的存在，需要對(duì)輻射亮度數(shù)據(jù)進(jìn)一步大氣校正才能得到地面物體的反射光譜和化學(xué)品火災(zāi)特征污染物的發(fā)射光譜。

目前主要使用的有MODTRAN軟件來(lái)進(jìn)行大氣校正，MODTRAN是一種計(jì)算機(jī)程序，用來(lái)模擬0.2-100μm光譜范圍內(nèi)的電磁輻射在大氣中的傳播。但MODTRAN軟件，在使用過程中運(yùn)算復(fù)雜且移植和兼容較困難，且MODTRAN軟件進(jìn)行的大氣校正操作多適用于30km高度以上的路徑，無(wú)法針對(duì)1km低空的無(wú)人機(jī)探測(cè)地面火災(zāi)等情況進(jìn)行探測(cè)。

因此，開展無(wú)人機(jī)探測(cè)化學(xué)品火災(zāi)特征物研究是提升我國(guó)應(yīng)急監(jiān)測(cè)與快速響應(yīng)能力的迫切現(xiàn)實(shí)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低空無(wú)人機(jī)探測(cè)地面火災(zāi)的方法及系統(tǒng)，進(jìn)行大氣校正，實(shí)現(xiàn)低空無(wú)人機(jī)對(duì)地面火災(zāi)的探測(cè)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為：一種低空無(wú)人機(jī)探測(cè)地面火災(zāi)的方法，包括如下步驟：

獲取譜線強(qiáng)度S_ij和譜線線形f_v(v，v₀)；

對(duì)譜線強(qiáng)度和譜線線形進(jìn)行積分計(jì)算，得到譜線的吸收系數(shù)；

根據(jù)譜線強(qiáng)度S_ij、譜線線形f_v(v，v₀)和譜線的吸收系數(shù)，獲取H₂O和CO₂的單一組分光學(xué)厚度，通過單一組分光學(xué)厚度獲取H₂O和CO₂的透過率，并將H₂O透過率和CO₂透過率相乘，得到大氣分子的透過率；

根據(jù)米氏散射理論，獲取大氣中氣溶膠顆粒的散射系數(shù)k_sca和消光系數(shù)k_ext；

通過粒子譜分布，結(jié)合散射系數(shù)k_sca和消光系數(shù)k_ext，計(jì)算得到大氣中氣溶膠顆粒消光的光學(xué)厚度τ(λ)，根據(jù)光學(xué)厚度獲取氣溶膠顆粒透過率；

結(jié)合大氣分子透過率和氣溶膠顆粒透過率，得到探測(cè)地面火災(zāi)的大氣輻射傳輸方程式：