[发明专利]一种移动源废气快照式遥测系统

权利要求书

1.一种移动源废气快照式遥测系统，包括有多通道相机阵列，所述多通道相机阵列获取多个波段移动源图像，用于气体反演，其特征在于：多通道相机阵列安装在快速跟踪机构，实现相机指向的快速调整，所述快速跟踪机构、多通道相机阵列连接到控制单元，控制单元采用基于深度学习的移动源目标识别算法，实现船舶目标的快速变焦跟踪采集；所述多通道相机阵列图像数据经过数据处理单元综合分析，经过数据融合、气溶胶和背景干扰校正处理后，输出NO2、SO2气体浓度信息；

所述多通道相机包含多组单色相机和一个彩色相机，所有相机具备电动调焦功能，焦段和视场一致，并进行视场精准匹配，保证探测同一移动源目标；

所述多组单色相机安装不同波长滤光片，透过待测SO2、NO2组分吸收波长内的多组紫外可见信号，彩色相机获取目标区域彩色图像；

所述多组单色相机共8个，其中四个用于NO2探测，另外四个用于SO2探测，滤光片带宽在1nm；

所述滤光片中心波长设计为SO2、NO2吸收截面的两个吸收波峰、两个吸收波谷；

所述快速跟踪机构具备三轴调整功能，响应速度在毫秒级别，基于控制单元控制信号，驱动多通道相机调整指向；

所述控制单元具备基于深度学习的移动源目标快速识别功能，基于彩色相机测量图像判断移动源目标位置；

所述控制单元可基于移动源目标位置，快速解算出快速跟踪机构的电机驱动参数、多通道相机变焦参数；

所述控制单元可控制多通道相机阵列的同步变焦、同步图像拍照；

控制单元设计有移动源目标识别功能、同步变焦指令发送功能、快速跟踪机构驱动功能、相机阵列同步采集功能，移动源目标识别功能采用深度学习方法开发，输入大量的船舶图像、机动车图像进行机器学习，构建了移动源目标识别模型，基于识别模型对彩色相机的观测图像进行分析，如果有目标移动源进入观测区域，则执行观测流程，系统初始化配置移动源目标，选择是船舶或机动车目标，随后系统彩色相机进行巡视扫描，如果发现目标进入设定观测区域，则执行目标跟踪功能，控制单元发送同步变焦指令发送功能到多通道相机阵列，发送快速跟踪机构驱动指令，并相机阵列同步采集，多通道相机图像传输到数据处理单元，直到移动源目标移出观测区域，则数据处理单元进行联合反演，计算移动源废气排放中NO2、SO2浓度值，计算完成后进行下一个观测循环；

数据处理单元对多组单色相机图像综合分析，对长时间序列观测图像进行信噪比提升，多波长图像进行拟合分析，扣除气溶胶和背景变化对光强的影响，基于离散差分吸收光谱算法计算出NO2、SO2气体浓度信息，对气体浓度的反演基于Lambert-Beer定律，相机测量辐射强度I(λ)可以表示为如下公式：

其中，λ代表辐射波长，入射强度为I₀(λ)，传输距离L，0～L距离内大气成分按照均匀分布分析，σ_j(λ)是所测第j种气体的分子吸收截面[cm²/molecule]，c_j是第j种气体的浓度，n是所测气体的种类数，σ_R0(λ)λ^-4C_AIR代表Mie散射消光系数，其中C_AIR为空气分子密度，σ_R0≈4.4×10^-16cm²nm⁴，ε_M0·λ^-n代表瑞利散射吸收系数。