[发明专利]低空无人机探测地面火灾的方法及系统

说明书

本发明属于大气监测技术领域，具体公开了一种低空无人机探测地面火灾的方法及系统，该方法通过获取谱线强度和谱线线形，对谱线强度和谱线线形进行积分计算，得到谱线的吸收系数，再计算得到H₂O和CO₂的透过率，并将H₂O透过率和CO₂透过率相乘，得到大气分子的透过率，由大气中气溶胶颗粒的散射系数k_sca和消光系数k_ext，计算得到大气中气溶胶颗粒消光的光学厚度τ(λ)，进一步得到气溶胶的透过率，结合大气分子透过率，得到探测地面火灾的大气辐射传输方程式。采用本技术方案，通过HIRTAN谱线参数和气体吸收系数，获取大气辐射传输方程式，进行大气校正，实现低空无人机对地面火灾的探测。

技术领域

本发明属于大气监测技术领域，涉及一种低空无人机探测地面火灾的方法及系统。

背景技术

化学品火灾事故风险高、危害大，探测特征污染物是识别评估其污染物危害的主要依据。现有的地面监测手段存在仅能获取局部点位火灾污染信息、监测设备损毁风险大等局限，难以满足实际需求。无人机搭载多光谱、高光谱仪是大范围、远距离和省时省力探测地面火灾特征污染物的最佳途径。但无人机探测器与地面火灾目标物之间存在着一段远距离的大气环境干扰，无人机拍摄的地面火灾的高光谱图像，由于大气吸收的存在，需要对辐射亮度数据进一步大气校正才能得到地面物体的反射光谱和化学品火灾特征污染物的发射光谱。

目前主要使用的有MODTRAN软件来进行大气校正，MODTRAN是一种计算机程序，用来模拟0.2-100μm光谱范围内的电磁辐射在大气中的传播。但MODTRAN软件，在使用过程中运算复杂且移植和兼容较困难，且MODTRAN软件进行的大气校正操作多适用于30km高度以上的路径，无法针对1km低空的无人机探测地面火灾等情况进行探测。

因此，开展无人机探测化学品火灾特征物研究是提升我国应急监测与快速响应能力的迫切现实需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低空无人机探测地面火灾的方法及系统，进行大气校正，实现低空无人机对地面火灾的探测。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种低空无人机探测地面火灾的方法，包括如下步骤：

获取谱线强度S_ij和谱线线形f_v(v，v₀)；

对谱线强度和谱线线形进行积分计算，得到谱线的吸收系数；

根据谱线强度S_ij、谱线线形f_v(v，v₀)和谱线的吸收系数，获取H₂O和CO₂的单一组分光学厚度，通过单一组分光学厚度获取H₂O和CO₂的透过率，并将H₂O透过率和CO₂透过率相乘，得到大气分子的透过率；

根据米氏散射理论，获取大气中气溶胶颗粒的散射系数k_sca和消光系数k_ext；

通过粒子谱分布，结合散射系数k_sca和消光系数k_ext，计算得到大气中气溶胶颗粒消光的光学厚度τ(λ)，根据光学厚度获取气溶胶颗粒透过率；

结合大气分子透过率和气溶胶颗粒透过率，得到探测地面火灾的大气辐射传输方程式：