基于FY-3D卫星的微波与光学陆表温度融合研究

目前还没有基于国产卫星的1 km分辨率的全天候陆表温度(LST)产品,FY-3D卫星提供了中分辨率成像仪(MERSI)Ⅱ型1 km分辨率晴空LST产品与微波成像仪(MWRI)25 km全天候LST产品,因此可结合两者优势开展全天候1 km分辨率LST的融合研究。基于地理加权回归(GWR)方法,选择海拔、FY-3D归一化植被指数和归一化建筑指数等建立GWR模型对FY-3D/MWRI 25 km LST降尺度到1 km,并与MERSI 1 km LST进行融合;同时针对MWRI轨道间隙,利用前后1天融合后的云覆盖像元1 km LST进行补值,可以得到接近全天候下的1 km LST。基于以上融合算法,选择了中国区域多个典型日期FY-3D/MERSI和MWRI LST官网产品进行了融合试验,并利用公开发布的全天候1 km LST产品(TPDC LST)对FY-3D 1 km LST融合结果进行了评估。研究结果表明,基于GWR法的LST降尺度方法,可以有效避免传统微波LST降尺度方法中存在的“斑块”效应和局地温度偏低等问题;LST融合结果有值率从融合前的22.4%~36.9%可提高到融合后69.3%~80.7%,融合结果与TPDC LST的空间决定系数为0.503~0.787,均方根误差为3.6~5.8 K,其中晴空为2.6~4.9 K,云下为4.1~6.1 K;分析还表明目前官网产品FY-3D/MERSI和MWRI LST均存在缺值较多与精度偏低等问题,显示其存在较大改进潜力,这有利于进一步改进FY-3D LST融合质量。

低空复杂风场全天候雷达精细探测技术

低空复杂风场通常指距离地面高度600 m以下,局地风速、风向快速变化的风场.其全天候大范围精细探测是雷达科学、气象学等领域的长期难题.低空复杂风场的全天候雷达精细探测涉及传感器设计、三维风场反演和全天候融合等关键技术.本文从激光雷达探测、微波雷达探测、全天候融合及特征危害提取等方面对风场探测的技术内涵及研究现状进行了梳理,并分析了发展趋势,为低空复杂风场全天候精细探测技术发展与应用提供参考.

黄河工情险情全天候监测感知预警系统的研究与应用

针对黄河河道工程出险后短时间内有迅速扩大的危险,对重要险工、控导等水利工程进行信息化强监管,开发、敷设及时可靠的黄河工情险情全天候监测感知预警系统,提升监测能力。黄河工情险情全天候监测感知预警系统是数字孪生黄河工程建设的重要内容之一,利用物联网、大数据、云存储等技术,借助黄河河道工程内部埋设的传感器,对根石和坦石的出险情况进行实时监测与监视,并以此为基础,通过现有黄河网和公网,实现工程的网格化分级管理,为指挥中心防汛抢险决策提供准确、及时、科学的数据信息支持,推动治黄信息化发展与治黄业务的深度融合,有效实现险情的“抢早、抢小、抢住”。

大型干散货港口堆取料机自动化作业系统的研究与应用

为解决传统干散货港口堆/取料作业仍采用手动操作模式产生的操作人员数量多、作业效率低和堆场利用率低等问题,采用适用于港口复杂场景的复合定位技术、毫米波雷达扫描技术以及散货物料三维可视化实时响应技术,实现堆/取料无人化作业和堆场数字化管理,促进智慧港口建设,提高生产作业效率,改善操作人员的作业环境。

IEC推广全天候油温计的目的与意义

IEC通过推广全天候油温计实现允许误差公示值与测量误差最大值之间保持一致,进而达到消除实验室油温计温度监测失准风险和保护拒动(误动)风险的目的。

基于多时相热红外遥感的全天候地表温度动态监测研究

为提高全天候地表温度动态监测的精度,提出基于多时相热红外遥感的全天候地表温度动态监测方法。采用多尺度小波分解,构建多时相热红外遥感成像模型,采集地表温度统计序列,根据采集结果,提取地表温度动态监测多时相热红外特征;结合图像融合滤波方法,进行图像降噪处理,并通过测度融合分解,获取图像灰度像素值,采用信息增强方法,对全天候地表温度红外遥感图像增强处理,在增强的视觉信息分布空间中,进行全天候地表温度动态监测。仿真结果表明,采用该方法进行多时相热红外遥感下的全天候地表温度动态监测的准确性较高,输出误差率能够保持在0.10%以下。该方法的最长监测时间仅为13 s,监测时间较短。

基于毫米波雷达的高速公路全天候超视距车流量监测研究

随着城市化的加速、高速公路的普及和汽车数量的增加,高效的交通流量监测系统变得尤为关键。传统方法如地感线圈和视觉系统虽应用广泛,但其依赖于视线和良好的光照条件,限制了它们在复杂环境中的效能。毫米波雷达技术以其高频率的特性提供了较高的分辨率和穿透能力,适合在各种气候和光照条件下工作。文中介绍了一种基于毫米波雷达的高速公路全天候超视距车流量监测系统,该系统能有效提升交通管理的效率与安全性,并通过实例展示了其在实际应用中的成效和好处。

隧道减光格栅段全天候路面照度计算模型

掌握隧道减光格栅段路面照度分布特征和时变特性是进行减光格栅设计和光环境评价的基础。本文基于太阳辐射理论和CIE亮度分布函数构建了同步考虑太阳直射和天空散射的隧道减光格栅段路面全天候照度计算模型,并通过实测数据验证模型的准确性和有效性。结果表明,该模型可准确预测不同季节和天气条件下减光格栅段路面亮区和暗区照度的时空变化规律,计算结果与实测数据吻合良好(平均偏差百分比<8%)。增加天空元数量可提升本文模型的计算精度,且对路面暗区照度计算值的影响更大。综合考虑精度与计算效率,建议应用本模型时天空划分为12层共247个天空元。

低功耗全天候边海防监控系统硬件电路设计

边海防是国家安全的战略防线,是维护国家根本利益的安全屏障。近年来,我国经济社会的发展和国内外的安全环境都发生着巨大变化,边境与沿海地区日益成为内外矛盾和利益的交汇地带,但是边防区域地理位置复杂、边境线漫长,无人值守边防站、出入境口岸等边境监控重点区域分布广、与监控中心距离远,且微波、雷达等周界防护手段受限于自然天气,对边海防地区的安全管理造成极大影响。因此,该文旨在设计一款超低功耗、低成本、分布式且全天候远距离边海防监控系统,适用于对无人区、边境区等点多线长面广的区域进行长期监控,可全面提升边海防管控能力。

全天候移动车间巡检机器人目标定位算法

全天候移动车间巡检机器人移动轨迹复杂,为获取高精度的巡检机器人目标定位结果,提出一种全天候移动车间巡检机器人目标定位算法。优先标定得到移动车间环境的相机,获取相机参数,通过高低纹理匹配完成移动车间环境重建。然后通过相机内外参数将匹配点的图像坐标和世界坐标相关联,以此为依据估计巡检机器人的位姿。最终将得到的移动车间环境地图和周围数据相结合,采用粒子滤波算法对全天候移动车间巡检机器人位置组建的粒子群集合优化处理,通过不断迭代更新,输出目标定位结果。结果表明,所提算法可以有效降低巡检机器人目标定位时间以及联合定位误差,获取准确率更高的目标定位结果。

变电站巡检机器人全天候作业的研究与应用

变电站巡检是保障电力设备安全运行的有效措施,对于无人值守和偏远变电站,在高温及恶劣天气需要进行重点巡检时,将面临人员不足,无法快速覆盖等难题。面对以上困难,分析了变电站巡检机器人全天候作业的需求,提出全天候作业巡检的关键技术,研究了巡检机器人的应急作业模式和联合巡检策略。新型机器人在越野越障、全天候作业等方面具有独特的优势,具有很好的推广应用价值。

寒冷灾害监测中的全天候地表温度反演方法研究

提出综合运用MODIS遥感资料与地面气象站资料实现全天候LST反演的技术方法,并通过应用示范验证其可行性,对实现全天候、精细化的寒冷灾害监测与评估具有重要意义。基于MODIS的第1、2、19、31和32五个波段,采用劈窗算法反演LST,计算过程相对简便而反演精度较高,缺点是无法克服云干扰;基于地面气象站实测温度资料,采用气候学方程与GIS技术反演空间精细化的LST分布,尽管其反演精度在晴空条件下比遥感方法差,但不受云量条件限制,可以实现全天候LST反演。

基于合作目标和视觉的无人飞行器全天候自动着陆导引关键技术

GPS受他国控制和易受干扰对基于该导航系统的无人飞行器导航和着陆具有潜在危险,为了使其安全自动着陆,提出通过在着陆跑道（广场或公路）上预设具有受控发射红外光的地面合作目标,实现无人飞行器的视觉全天候自动精确着陆新技术。首先研究得到切实可行的工作过程;然后研制了合作目标,通过理论分析和实验得出,无论能见度高低,8-12μm中远红外视觉系统探测到的合作目标图像质量远优于可见光视觉系统,研究得到合作目标和背景的温差在170-200℃时,成像效果最好。在识别研究中发现,基于传统的不变矩算法对合作目标的识别可靠性稍差,为了进一步准确地识别合作目标,又提出了基于方向链码的合作目标识别算法,该方法的耗时为不变距的96%,但是识别的可靠性比前者有显著提高。

基于物联网的全天候实验室探索与建设

基于物联网的全天候实验教学适应了我国高等教育大众化的发展要求,对于培养大学生的动手实践能力,尤其是培养优秀的新型人才具有十分重要的作用。开放实验室智能管理系统及配套的物联网智能硬件终端,能够很好地满足实验室开放过程中教师和学生的实际需求,尤其是能够最大程度解决实验室开放过程中的安全问题,有效促进了实验室及其设施的开放,全天候地保障了实验教学的正常开展。

使用日夜两用型红外摄像机进行火焰检测

为了提高火灾监控的准确性和及时性,并最大限度地利用已有硬件设备,提出一种使用日夜两用型红外摄像机的火灾自动监控方法.根据红外图像RGB空间的色彩分布特点,设计视频类型判断算法,实现视频图像类型自动切换.通过红外状态与可见光状态两类状态下的焰色模型提取火焰疑似区域.对疑似火焰区域提取不规则度、角点量、闪烁频率和帧间相关性等4个静态及动态检测特征.通过减聚类和模糊C均值聚类相融合的方式优化训练样本,并分别训练2种状态下的火焰识别神经网络分类器.实验结果表明:视频类型判别平均准确率93.07%,21段火焰或干扰视频均能正确检测,报警时间小于8s,帧处理速度达到25帧/s以上.对室内自动火灾监控的精度高、抗干扰能力强、处理速度实时和适应全天候监控等.

大型精密仪器全天候开放使用的实践

介绍了北京化工大学国有资产管理处加强大型精密仪器管理，提高大型仪器设备使用效益的做法。通过对大型精密仪器管理制度的建立、开放上机人员的培训、管理人员和开放时间的合理配置，逐步实现了学校大型精密仪器全天候开放使用。

基于光电和倾角检测的全天候太阳跟踪传感器设计

为提高双轴太阳跟踪系统的跟踪精度,设计了一种全天候太阳跟踪传感器.该传感器主要由外壳、接口电缆、9个光电探头、倾角传感器SCA100T-D02及相应电路组成.晴天时通过光电探头检测太阳的位置,阴雨天气时通过SCA100T-D02实时反馈太阳能电池板转动后的倾角,以修正和消除太阳跟踪系统进行视日运动轨迹跟踪时的机械误差.通过理论分析计算,确定了光敏电阻器在探头中的安装位置,传感器可感知高度角在-88.83°～88.83°范围内的太阳入射光线.经试验测试,传感器的倾角检测的最大相对误差为3.8％,能满足实际应用要求.

脉冲状态间隔调制方法及恶劣环境下通信实验

为了增强激光通信对信道的适应性,在香农理论的基础上对大气调制模型展开了研究。首先从差错的角度推导大气光通信系统误符号率与误码率的转换关系;接着通过分析大气信道下光通信的香农极限通信速率,指出大气信道带宽是影响激光通信的重要技术参数。进而提出了脉冲状态间隔调制编码方式并分析其结构特点;最后通过恶劣环境下的通信实验验证PSIM的可行性和大气信道带宽的重要性,指出信道特性实时反馈将是实现全天候激光通信的前提。

基于相位测量的微波位移测量方法

为满足建筑结构全天候、高精度及低成本的位移监测要求,提出了基于相位测量的微波位移测量方法。该方法以微波作为全天候测量信号,利用高精度相位测量实现高精度位移监测,并采用低成本的标准频率器件搭建位移测量系统。实验结果表明:系统位移测量精度可达0.12 mm,并验证了系统具有全天候、高精度、低成本的位移监测特性。

天气对光散射传输影响的仿真分析

天气对光散射传输影响分析具有很好的实践指导意义。目前均用单次散射模型研究非视线光传输信道特性,但该方法在天气条件差或者传输距离较远时误差很大。利用蒙特卡罗方法进行了基于多次散射的非视线光传输模拟,对多种天气条件下(晴、阴、雨和雾等)不同距离光散射传输进行仿真。结果表明,中远距离散射传输时,大气衰减起主导作用,信号传输质量由晴、阴、雨、雾依次降低;近距离散射传输时,受到大气衰减和散射的共同作用,天气对光散射传输的影响较小。因此,大气光散射传输技术可作为短距离条件下实现全天候通信的一种新方式。