基于EMD的红外遥测光谱信号预处理新方法

利用红外遥测光谱仪远距离快速、准确地探测污染气体并给出定性鉴别结果,必须对遥测光谱进行预处理,消除高频噪声和低频基线的干扰,提取出污染气体的特征光谱信号。针对现有方法的不足,提出采用具有自适应特性的EMD方法,对光谱信号进行无参数分解,提取出高频噪声与低频基线,实现了红外遥测光谱的预处理。经过该方法处理,光谱信号全局评估系数RMS1平均值达到0.141,局部评估系数RMS2平均值达到0.182,综合评估系数RMS*平均值达到0.026,明显优于小波方法。实验结果表明,EMD方法用于红外遥测光谱信号去噪与基线校正,算法简单,运行可靠,可使问题得到有效解决。     

红外光谱信号预处理的新方法

要实现快速、准确地检测远距离污染气体红外光谱，对光谱进行预处理，消除高频噪声以及低频扰动，提取光谱特征信息是其中重要的一环。提出了一种对光谱信号进行预处理改进的高低通综合滤波法。该方法采用平滑滤波法去除高频噪声，采用阈值拟合技术处理低频扰动。阈值拟合技术的应用使整个光谱预处理过程完全自动化。实验结果表明，高低通综合滤波法可以使光谱预处理问题得到有效解决。该方法具有自适应功能，操作简便，运行可靠。     

激光遥测大气污染

前言 随着现代工业的发展，大气污染将是一个不可忽视的严重问题，为了防治这种污染，必需首先对大气进行监测。早期监测必需对空气取样，然后带回实验室，利用常见的气体分析仪器，如色谱仪和红外分光光度计进行分析。在大范围内进行取样，不单是耗费时间，而且常常造成误差，有时根本无法取样。由于激光具有高的指向性和高的单色亮度，特别是可调谐激光器的出现，使得可以直接利用激光束对污染气体的成份和浓度分布进行监测。目前激光雷达的各项技术亦趋于完善，再把它和激光光谱技术接合起来，就将产生完整而又实用的大气污染监测装置。     

微弱光谱信号的探测与识别

讨论了红外遥感中对微弱光谱信号的检测问题，利用该方法，能在远距离处对目标云团进行有效的探测和识别，本文对探测原理和信号处理等问题作了较为详细的论述。     

利用SOF-FTIR技术监测化工厂区SO2排放

介绍了一种实时监测化工厂区域污染气体浓度分布情况的新方法,即太阳掩星法傅里叶变换红外光谱技术 (SOF-FTIR),建立了复杂条件下获取背景谱、测量谱和污染区域周边大气透过率谱的简化模型。通过对欲监测污染源区域周边做闭合环路连续测量以获得测量光谱,最终应用非线性最小二乘拟合算法对污染源区域污染气体的柱浓度信息进行反演,并运用此方法对某化工厂区域二氧化硫气体的浓度分布情况进行了测定和分析。相对于传统的FTIR监测方法,该方法操作简单、机动性强,在污染气体区域监测以及其他污染源污染排放应急监测等应用领域具有良     

光纤瓦斯多点传感系统的设计

差分吸收法是基于近红外光谱吸收、远距离监测气体浓度的重要方法.采用双波长差分检测法,选取1 653.7 nm作为甲烷气体的吸收峰,1 652 nm作为参考波长,设计了一种新型远距离多点测量的光纤瓦斯传感系统,可以对甲烷气体浓度进行实时检测.通过对光路链路损耗的预算及吸收系数的计算,综合考虑气室结构和数字信号处理电路等影响系统性能的重要因素,从理论上论证了该方案的可行性.系统的稳定性及测试灵敏度需通过实验验证,仍有较大的提高空间,同时也可用于实现其他气体浓度的监测和远程监控.     

红外高光谱遥感成像的技术发展与气体探测应用（特邀）

相对可见光和短波红外谱段来说,在红外谱段进行高光谱遥感成像具有独特优势,特别是在资源勘查、地表环境监测、大气环境监测、军事侦察方面。尽管当前红外高光谱成像仪主要以机载为主,还未实现星载,然而国内外相关机构从未放弃推进红外高光谱遥感的星载化。文中首先分析了国内外典型的红外高光谱成像仪的设计、实现与技术指标,从光谱分辨率、空间分辨率、辐射分辨率三个核心指标总结了现有红外高光谱成像仪的技术特点、存在问题和解决途径。未来很长的一段时间内,红外精细分光、低暗电流焦平面探测器、低温光学与背景抑制仍然是红外高光谱成像仪研制所要解决的核心问题。在此基础上,文中重点介绍了在远距离气体探测方面的应用,并分析了其独特优势。最后,展望了红外高光谱成像技术的发展方向。     

机载热红外高光谱成像仪的光谱性能测试与初步应用

介绍了机载热红外高光谱成像仪样机的低温光谱仪设计特点,为了检测系统的光谱识别能力,在实验室开展了详细的光谱性能测试。为满足气体探测对超高光谱精度的需求,提出了采用CO₂激光器结合高精度单色仪的方法应用于色散型高光谱成像系统。在实验室对氨气气体进行了准确的红外吸收光谱测试,表明系统可用于气体探测及识别。在此基础上,开展了飞行试验,应用结果表明热红外高光谱可以有效开展城市典型建筑物分类、工业化学气体排放种类和形态监测等应用,特别是后者是目前其它光学遥感手段尚不具备的。以上研究和试验结果表明机载热红外高光谱成像仪已经具备了业务应用能力,后续将在仪器辐射定量化精度的提升方面进一步开展研究工作。     

宽谱段环境污染气体红外遥测技术研究

根据环境污染气体监测的广谱需求,提出了宽谱段红外光谱遥测方法,利用长波红外傅里叶干涉光谱技术,向长波红外大气窗口短波端外扩展了仪器响应波段,使之在一定条件下能够探测多数常见工业气体的指纹特征。在7.0 ～14.5 m波段内,采用差谱法和亮温法,可监测多种常用工业有毒有害气体,并可给出以浓度程长积表征的概略浓度。介绍了遥测光谱仪的性能表征方法,例举了实用型产品PARES100对11种常用工业有毒有害气体的应用实例。     

化学烟雾红外光谱识别的背景压缩

被动式傅里叶变换红外光谱仪用于远距离遥感几种烟雾红外发射谱的监测，其目的是为找一种有效的方法从几种混合的光谱中区分出特殊成分。建立了化学烟雾的红外辐射传输方程。谱的模式识别技术可用于强变化的背景压缩和提取化合物极为弱小的发射特征。它可用于从多种干扰物和化学物光谱中鉴别出某种特殊成分。     

Radar target discrimination schemes using time-domain andfrequency-domain methods for reduced data storage

Two correlative radar target discrimination schemes using the transient and spectral scattered-field responses are proposed. These schemes use time-domain and frequency-domain methods to reduce the amount of data that must be stored for each anticipated aspect angle. A discrimination range in degrees is used as a measure of discrimination performance. Experimental results show that the two methods require roughly same amount of storage space and an accurate discrimination is possible in adverse noise situations with signal-to-noise ratios (SNR'S) as low as -10 dB     

本地网机房环境集中监控系统的研制

本文提出在本地电话网风管与集中监控系统ＮＯＭＡ平台上研制机房环境集中监控系统，实现本地电话网的综合网管。该系统已研制的成功，并已经应用于实际中，取得良好的效果。     

环境监测中网关系统广泛接入机制研究

野外温湿度等环境参数监测与无线数据采集传输是物联网技术研究的热点,以ZigBee无线传感器网络为基础构建了环湖景点监测区域的环境监测系统。针对野外复杂环境下环境监测系统能够正常采集数据与监测环境的需要,对基于复杂环境中多种设备共同协作数据传输的网关系统广泛接入关键技术作了研究。研究结果表明,网关广泛接入机制的实现方法是可行的,具有广泛接入机制的网关能够提升环境监测系统的性能。     

环境污染与环境安全在线监测技术进展

近年来,日新月异的激光技术促进了光谱技术的发展,以光学探测和光谱数据解析为核心的各种在线监测技术以高灵敏度、高分辨率、高选择性、多组分以及实时等优势在环境监测领域中发挥着不可替代的作用。着重介绍了在线监测技术在环境污染和环境安全方面的应用新进展, 并提出了我国进一步深入开展环境光学应用科学技术研究的建议。     

高光谱与高分辨率CO2探测仪安装座结构设计

随着环境大气污染程度的加剧,特别是CO2 增加,各国对大气环境质量的监测越来越重视。相应的高光谱与高分辨率探测仪的应用也越来越得到关注。而星载探测仪必须满足空间环境的要求才能保证探测仪的成像质量。安装座作为探测仪的关键部件,它的设计合理与否对探测仪的精度具有很大的影响。因此根据探测仪使用要求及安装接口设计了三种安装座结构,对比其在力学振动和温升条件下的性能。从理论和实验得出,平动式安装座在力学振动环境下一阶频率达到82 Hz,准直镜组件相对光栅面偏转小于10,成像镜组件相对光栅面偏转小于10,都能满足设计技术要求。在4℃温升环境下,平动式安装座的结构对准直镜组件和成像镜组件产生的影响最小,都小于17,能够保证探测仪的成像质量。通过分析和实验证明该结构合理可行,并为后期相关仪器的支撑设计提供了参考。     

基于LCTF的水下光谱成像系统研制

水下光谱成像技术在水下目标物识别、海洋生态监测等领域有着重要作用。基于实际工程使用环境设计了基于液晶可调谐滤光片(LCTF)的水下光谱成像系统。该系统通过采用LCTF作为滤光结构以获得水下目标物的光谱信息。水下光谱成像系统在宽光谱LED光源的照明下,进行水池实验获得了目标物在波长400~700 nm之间的31个通道光谱图像。对水下具有相似颜色的不同物体的光谱信息进行了讨论和分析,结果表明:该系统有助于水下目标物识别和分类。在海试中对珊瑚进行了原位观测,成功获取了珊瑚礁的水下光谱图像。该系统有望应用于海洋遥感、海洋生态环境监测等领域。     

我国的环境监测仪器产业状况及监测高技术创新的研究

简要介绍了我国环境监测仪器产业的现状，介绍了我国开展的环境监测高技术开发和研究工作，论述了环境监测仪器产业的发展目标、发展思路和对策。     

静止轨道高分辨率相机Geo-Oculus方案论证研究

Geo-Oculus是欧空局于2008年开展的一项详细论证工作,它用于讨论在地球静止轨道上工作的对地观测卫星如何实现对全球环境与安全进行高空间分辨率和高时间分辨率监视的情况。Geo-.Oculus相机的主要任务是监视欧洲的灾害（水灾、山崩和暴风雨等）、火灾、海藻分布情况和水质,它还具备对石油泄漏和海岸线上的腐蚀物和沉淀物转移的监视能力。Geo-Oculus相机同时具有高空间分辨率和高时间分辨率的特点,其工作波段覆盖紫外、可见、近红外、短波红外和远红外区域,并可被细分为二十多个通道。该相机的可见光通道的地面分辨率可达到21m,紫外通道的为40m,而远红外通道的为750 m。该相机方案论证从工作模式、波段、光学分辨率和焦平面选型等方面展开。这项论证工作是针对静止轨道高分辨率相机方案研究的一个很好的案例,为下一步的详细设计和研制工作奠定了基础。     

基于压电振动能量采集器的无线监测传感节点

环境振动状况监测对设备的安全运营至关重要。通过压电振动能量采集器可实现对环境振动信息的感知,再经过智能信息处理方法无线监测设施的安全运营状态。将无线传感与深度学习相结合,在充分研究压电振动能量采集器输出信号特征的基础上,提出了优化的卷积神经网络模型,用于识别环境异常振动模式,并设计实现了智能感知无线监测传感节点。系统工作时,节点可监测环境振动、温度信息并报警异常事件。测试结果表明, 该传感节点在无线传输距离超过100 m 的情况下,实现了环境振动事件的实时监测,报警时间小于5 s,环境振动模式识别准确率可达95．7%,监测环境温度状况并准确报警异常燃烧事件的时间小于3．7 s。该节点在野外目标监测等场合有广泛的应用前景。     

Neurointensive care unit system for continuous electrophysiological monitoring with remote web-based review

There is a need in the neurological intensive care unit for a single integrated bedside monitor for continuously monitoring the function of the patient's central nervous system. In this paper, we demonstrate the feasibility of building such a system and operating it in the intensive care environment. We have developed a fully automated system that samples electrophysiological waveforms of various modalities according to a schedule of predefined intervals along with routinely monitored cardiac and respiratory parameters. The system provides stimulation and acquires responses without requiring supervision. The electrophysiological data include brainstem auditory and somatosensory evoked potentials and epochs of the electroencephalogram. The system applies peak detection and spectral analysis to extract salient parameters from the raw waveforms. The results are made available immediately in real time on the local network for local review and further analysis. A Web-based interface makes review by a qualified neurologist possible anywhere within the hospital's secure intranet during and after monitoring. This system could potentially give an early warning of impending herniation, subclinical seizures, and brain or spinal cord ischemia. We demonstrate its application in a few diverse neurological intensive care cases and a case in the interventional neuroradiology suite.