CN108469404B - 一种pm2.5浓度估算系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于空气检测领域，公开了一种PM2.5浓度估算方法及系统，设置有空气检测器；空气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与环境监测站连接的数据读取模块；内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、第一显示模块、音频报警电路和报警器，微控制器与所述的空气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块，传感器连接所述微控制器，第一显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，等等。本发明可以对PM2.5空气质量进行全面检测，通过空气净化单元对空气进行净化，通过蓝牙与手机APP绑定，收到空气质量报告，保证人们呼吸健康。
Description
技术领域
本发明属于空气检测领域，尤其涉及一种PM2.5浓度估算系统及方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器，是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物(一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等)，有效提高空气清洁度的产品，主要分为家用、商用、工业、楼宇。
近年来因为空气污染愈发严重，我国已有超过80％的城市雾霆频发，PM2.5、粉尘、雾霾等不断增多，国人的身体健康己受到空气的侵害。
作为一种主要的大气污染物，气溶胶粒子对公共健康的影响已经是公认的事实，直接威胁着人类生存与可持续发展。其中，细颗粒物PM2.5(空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物)可达人体的肺泡区，粒径小于5μm的颗粒物可达到肺泡区xx，部分更小的粒子甚至可以通过毛细血管进入人体血液循环系统，对心脏及心血管造成较大危害2012年联合国环境规划署公布的《全球环境展望 5》指出，每年有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。我国大气细颗粒物(PM2.5)污染也十分严重，年均浓度超过发达国家3到5倍，大气低能见度的范围和程度在逐年扩展，我国东部地区多次出现持续4-5天的大范围严重灰霾天气。
准确获取PM2.5的时空分布、来源及传输路径是衡量其污染影响，制定颗粒物防治政策的重要保障。当前PM2.5监测主要依靠地面站点，然而由于观测设备一般昂贵且维护复杂，环境监测站点分布不均且数量有限，无法全面、动态的反映颗粒物在较大区域内的空间分布，难以对污染物来源、输送通道进行准确分析。卫星遥感具有在大空间范围内连续、动态获取大气信息的优势，能够在不同尺度上反映污染物的宏观分布趋势、源汇分布和传输路径，为大气污染的全方位立体监测提供了重要的信息来源。
综上所述，现有技术存在的问题是：
目前市场上有一种可以检测PM2.5的检测系统；检测数据不准确。
近年来，卫星遥感数据被广泛用于颗粒物及污染气体监测，对空气质量政策制定和大气污染预报有着巨大的应用价值；但是，直接由AOD产品估算区域尺度近地面PM2.5浓度面临着大量的不确定性，其时间和空间适用性有限。
但现在全球卫星遥感检测数据可视化数据较差，没有结合移动手机进行实时获得数据。
在手机的基本功能应用的基础上，拓宽手机应用的层面，符合大众的消费心理。但是目前现有技术中尚无具有对PM2.5浓度估算功能的手机。
现有的传感器感知数据准确性差，控制程序准确性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PM2.5浓度估算系统，旨在解决现有的面罩净化系统穿戴不方便，影响交流的问题。
本发明是这样实现的，一种PM2.5浓度估算系统，所述的PM2.5浓度估算系统包括空气检测器、智能管理系统、手机客户端；
所述的空气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与环境监测站连接的数据读取模块；
所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、第一显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的空气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块，所述传感器连接所述微控制器，所述第一显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路，传感器模块用于检测环境空气质量并根据检测的空气质量结果输出对应的检测信号到微控制器，所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制第一显示模块显示所检测到的空气质量并可在检测到的空气质量较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；
所述的手机检测模块包括与所述的空气净化单元连接的用于无线分享手机客户端数据的手机数据分享模块；
所述的数据读取模块包括：
网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；
密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；
运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；
所述的数据读取模块还包括：
与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；
与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；
所述传感器模块的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a，b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)<p>＝|x(t)|<p>sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，
所述微控制器利用得到的传感器模块发送的信号对回波信号进行直达波及多径抑制，按以下进行：
(1)对接收的传感器模块发送的信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：
其中
A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，
表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：
构造n个信号的多径空间为：
其中，
Q为采样点数，K为最大时延，由最大探测距离Rmax/c得到，其中xreci(t)为参考信号，Rmax为最大探测距离，c为光速；
然后利用最小二乘法原理抑制直达波及其多径，将求min||Ssur-Xref·α||2转化为求
得出：
其中，Ssur为回波通道信号，α为自适应权值，αestim为α的估计值，
为Xref的转置，Sother为回波通道中最终所剩的回波和噪声。
所述的智能管理系统与所述空气检测器连接，且设置有手机端APP数据接收模块；所述光电池包括转换层和存储层；所述的转换层设置在光电池的上端，所述的存储层设置在转换层的下侧；所述的液晶面板包括基板组合和数据扫描线；所述的基板组合设置在液晶面板的后端，所述的数据扫描线设置在基板组合的前侧；
所述的PM2.5浓度估算系统还包括PM2.5浓度信息获取模块、数据感应端、数据处理模块、控制器模块、第二显示模块；
PM2.5浓度信息获取模块和数据感应端设置在手机客户端；数据感应端具体包括PM2.5浓度感应模块；
PM2.5浓度信息获取模块与数据处理模块相连，用于获取当前区域的PM2.5 浓度信息并将其输入述数据处理模块；数据处理模块和控制器模块设置在手机客户端中；
数据处理模块包含有补偿软件算法单元，控制器模块通过采集对大气中 PM2.5浓度估算的数据信息，配合数据处理模块的补偿软件算法单元中的软件算法对数据感应端采集到的大气PM2.5浓度参数进行处理和计算，得出当前的 PM2.5浓度状况，并对未来的PM2.5浓度变化做出预估；
第二显示模块与数据处理模块相连，用于以图示、文字形式，形象显示出当前的PM2.5浓度情况以及未来一段时间内的PM2.5浓度；
控制器模块具体是一设置在手机客户端中的控制芯片；
手机客户端通过显示模块，以图示、文字形式，形象显示出当前的天气PM2.5 浓度情况以及估计的未来一段时间内的天气PM2.5浓度；
第二显示模块为手机显示屏。
进一步，补偿软件算法单元元用于将实时PM2.5浓度与设定PM2.5浓度进行比较，当差值的绝对值大于一阈值时，通过第二显示模块显示。
进一步，所述的环境监测站包括：
检测基站，包括一个或多个电化学气体传感器，采集污染气体信息，生成相应电信号并输出，所述的电化学传感器包括PM2.5浓度电化学传感器；
检测总站，接收检测基站发出的信号；
监控基站，对检测总站接收的信号进行二次采集，并进行分析；
监控总站，用于存放和查询监控基站的分析结果。
进一步，所述的网络数据证模块包括位于检测基站的第一客户端和位于手机客户端的第二客户端，及连接所述第一客户端和第二客户端的WEB服务器；
所述的第一客户端包括：预置单元，用于预置用户帐号和用户密码；物理控件，用于提供物理认证码；客户端发送单元，用于将用户帐号和用户密码发送给所述WEB服务器，用于将物理认证码发送给所述认证端；客户端接收单元，用于接收WEB服务器的验证结果；
所述的WEB服务器包括：认证端；服务器接收单元，用于接收所述第二客户端发送的用户帐号和用户密码；服务器控件，用于将所述用户帐号，以及服务器端信息发送给所述认证端，并接收所述认证端发送的认证信息；服务器验证加密单元，用于综合判断所述认证信息、用户密码、用户帐号，生成验证结果；服务器发送单元，用于发送所述验证结果给所述第一客户端；
所述第一客户端接收并存储用户根据第二客户端提供的信息而输入的数据；
所述第一客户端获取所述第二客户端提供的验证信息；
所述第一客户端对所述验证信息中的一部分与所存储的所述数据进行匹配；匹配成功后，所述第一客户端将所述验证信息的其余部分发送给所述WEB服务器进行进一步的验证以向所述第二客户端发送验证结果。
本发明的另一目的在提供一种PM2.5浓度估算方法包括：
时序控制模块由程序控制器获取指令，根据所述指令产生指令执行周期，将所述指令执行周期向状态信号模块发送；
状态信号模块接收所述时序控制模块发送的指令执行周期，根据所述指令执行周期指示所述指令执行时所处的时钟周期，所述指令执行周期包括至少两个时钟周期；
时序控制模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的倒数第二个时钟周期向所述程序存储器发送读取下一条指令的控制信号，以及在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期从所述程序控制器读取下一条指令；
还包括：
时序控制模块根据所述指令产生时序控制信号，将所述时序控制信号向读写控制模块和运算模块发送；
所述读写控制模块根据所述时序控制信号，从数据存储器读取数据或者向数据存储器写入数据；
所述运算模块根据所述时序控制信号，对从数据存储器读取的数据进行处理；
还包括：
所述时序控制模块在所述下一条指令执行时所处的第一个时钟周期产生时序控制信号，将所述时序控制信号向所述读写控制模块和运算模块发送；
还包括：
中断定时模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期进行中断仲裁，当具有所响应的中断时，在所述下一条指令执行时所处的倒数第二个时钟周期，控制所述时序控制模块暂停从所述程序控制器读取指令；
还包括：
所述时序控制模块在复位期间将所述指令执行周期设置为包括两个时钟周期。
本发明的另一目的在于提供一种搭载有所述的PM2.5浓度估算系统的数据信息处理终端。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明可以通过内置检测模块、手机检测模块、与环境监测站连接的数据读取模块来对空气PM2.5浓度质量进行全面检测；通过蓝牙与手机APP绑定，收到空气质量报告，可提醒户外活动人员注意个人健康防护。
本发明在现有普通手机的基础上，增加并且本发明通过将所述信息获取模块获取的当前区域的天气PM2.5浓度信息并进行比较，当差距较小时，输出天气PM2.5浓度信息，以反映当前区域的整体上的状况；当差距较大时通过数据处理及补偿软件算法模块，进行实时情况报告。并进行报警。
本发明的传感器模块、微控制器的信号处理方法可提供数据的准确程度，比现有技术提供近5个百分点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的PM2.5浓度估算系统的结构示意图。
图中：1、空气检测器；2、智能管理系统；3、手机客户端；4、内置检测模块；5、手机检测模块；6、环境监测站；7、数据读取模块；8、电源模块；9、传感器模块；10、微控制器；11、第一显示模块；12、音频报警电路；13、报警器；14、PM2.5浓度信息获取模块；15、数据感应端；16、数据处理模块；17、控制器模块；18、第二显示模块。
图2是本发明实施例提供的微控制器对不同调制类型的时频重叠信号在不同信噪比下的估计性能示意图。
图3是本发明实施例提供的微控制器不同LOCK块情况下交会性能随网络规模的变化示意图。
图4是本发明实施例提供的微控制器不同算法交会性能随网络规模的变化示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
目前市场上有一种可以检测PM2.5的检测系统；检测数据不准确。
如图1，本发明实施例提供的PM2.5浓度估算系统，包括空气检测器1、智能管理系统2、手机客户端3；
所述的空气检测器1包括内置检测模块4、手机检测模块5、与环境监测站 6连接的数据读取模块7；
所述的内置检测模块4包括电源模块8、传感器模块9、微控制器10、第一显示模块11、音频报警电路12和报警器13，所述的微控制器与所述的空气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块，所述传感器连接所述微控制器，所述第一显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路，传感器模块用于检测环境空气质量并根据检测的空气质量结果输出对应的检测信号到微控制器，所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制第一显示模块显示所检测到的空气质量并可在检测到的空气质量较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；
所述的手机检测模块包括与所述的空气净化单元连接的用于无线分享手机客户端数据的手机数据分享模块；
所述的数据读取模块包括：
网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；
密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；
运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；
所述的数据读取模块还包括：
与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；
与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；
所述传感器模块的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a，b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)<p>＝|x(t)|<p>sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，
所述微控制器利用得到的传感器模块发送的信号对回波信号进行直达波及多径抑制，按以下进行：
(1)对接收的传感器模块发送的信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：
其中
A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，
表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：
构造n个信号的多径空间为：
其中，
Q为采样点数，K为最大时延，由最大探测距离Rmax/c得到，其中xreci(t)为参考信号，Rmax为最大探测距离，c为光速；
然后利用最小二乘法原理抑制直达波及其多径，将求min||Ssur-Xref·α||2转化为求
得出：
其中，Ssur为回波通道信号，α为自适应权值，αestim为α的估计值，
为Xref的转置，Sother为回波通道中最终所剩的回波和噪声。
所述的智能管理系统与所述空气检测器连接，且设置有手机端APP数据接收模块；所述光电池包括转换层和存储层；所述的转换层设置在光电池的上端，所述的存储层设置在转换层的下侧；所述的液晶面板包括基板组合和数据扫描线；所述的基板组合设置在液晶面板的后端，所述的数据扫描线设置在基板组合的前侧；
所述的PM2.5浓度估算系统还包括PM2.5浓度信息获取模块14、数据感应端15、数据处理模块16、控制器模块17、第二显示模块18；
PM2.5浓度信息获取模块和数据感应端设置在手机客户端；数据感应端具体包括PM2.5浓度感应模块；
PM2.5浓度信息获取模块与数据处理模块相连，用于获取当前区域的PM2.5 浓度信息并将其输入述数据处理模块；数据处理模块和控制器模块设置在手机客户端中；
数据处理模块包含有补偿软件算法单元，控制器模块通过采集对大气中 PM2.5浓度估算的数据信息，配合数据处理模块的补偿软件算法单元中的软件算法对数据感应端采集到的大气PM2.5浓度参数进行处理和计算，得出当前的 PM2.5浓度状况，并对未来的PM2.5浓度变化做出预估；
第二显示模块18与数据处理模块相连，用于以图示、文字形式，形象显示出当前的PM2.5浓度情况以及未来一段时间内的PM2.5浓度；
控制器模块具体是一设置在手机客户端中的控制芯片；
手机客户端通过显示模块，以图示、文字形式，形象显示出当前的天气PM2.5 浓度情况以及估计的未来一段时间内的天气PM2.5浓度；
第二显示模块为手机显示屏。
补偿软件算法单元元用于将实时PM2.5浓度与设定PM2.5浓度进行比较，当差值的绝对值大于一阈值时，通过第二显示模块显示。
所述的环境监测站包括：
检测基站，包括一个或多个电化学气体传感器，采集污染气体信息，生成相应电信号并输出，所述的电化学传感器包括PM2.5浓度电化学传感器；
检测总站，接收检测基站发出的信号；
监控基站，对检测总站接收的信号进行二次采集，并进行分析；
监控总站，用于存放和查询监控基站的分析结果。
所述的网络数据证模块包括位于检测基站的第一客户端和位于手机客户端的第二客户端，及连接所述第一客户端和第二客户端的WEB服务器；
所述的第一客户端包括：预置单元，用于预置用户帐号和用户密码；物理控件，用于提供物理认证码；客户端发送单元，用于将用户帐号和用户密码发送给所述WEB服务器，用于将物理认证码发送给所述认证端；客户端接收单元，用于接收WEB服务器的验证结果；
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所述第一客户端接收并存储用户根据第二客户端提供的信息而输入的数据；
所述第一客户端获取所述第二客户端提供的验证信息；
所述第一客户端对所述验证信息中的一部分与所存储的所述数据进行匹配；匹配成功后，所述第一客户端将所述验证信息的其余部分发送给所述WEB服务器进行进一步的验证以向所述第二客户端发送验证结果。
本发明的另一目的在提供一种PM2.5浓度估算方法包括：
时序控制模块由程序控制器获取指令，根据所述指令产生指令执行周期，将所述指令执行周期向状态信号模块发送；
状态信号模块接收所述时序控制模块发送的指令执行周期，根据所述指令执行周期指示所述指令执行时所处的时钟周期，所述指令执行周期包括至少两个时钟周期；
时序控制模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的倒数第二个时钟周期向所述程序存储器发送读取下一条指令的控制信号，以及在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期从所述程序控制器读取下一条指令；
还包括：
时序控制模块根据所述指令产生时序控制信号，将所述时序控制信号向读写控制模块和运算模块发送；
所述读写控制模块根据所述时序控制信号，从数据存储器读取数据或者向数据存储器写入数据；
所述运算模块根据所述时序控制信号，对从数据存储器读取的数据进行处理；
还包括：
所述时序控制模块在所述下一条指令执行时所处的第一个时钟周期产生时序控制信号，将所述时序控制信号向所述读写控制模块和运算模块发送；
还包括：
中断定时模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期进行中断仲裁，当具有所响应的中断时，在所述下一条指令执行时所处的倒数第二个时钟周期，控制所述时序控制模块暂停从所述程序控制器读取指令；
还包括：
所述时序控制模块在复位期间将所述指令执行周期设置为包括两个时钟周期。
通过蓝牙与手机APP绑定，收到检测到的空气质量报告，可提醒他人，户外活动注意个人健康防护，还可存储一段时间的空气质量报告，通过手机输出。
本发明可以通过内置检测模块、手机检测模块、与环境监测站连接的数据读取模块来对空气质量进行全面检测，通过空气净化单元对空气进行净化，通过蓝牙与手机APP绑定，收到空气质量报告，可提醒户外活动人员注意个人健康防护。
下面结合仿真实验验证微控制器的控制原理对本发明作进一步描述。
图2是本发明实施例提供的微控制器对不同调制类型的时频重叠信号在不同信噪比下的估计性能示意图。
图3是本发明实施例提供的微控制器不同LOCK块情况下交会性能随网络规模的变化示意图。
图4是本发明实施例提供的微控制器不同算法交会性能随网络规模的变化示意图。
为了测试本发明微控制器的性能，参数设置如下：升余弦成形滤波函数的滚降系数α＝0.5；采样频率为1600Hz；采样点数500000；码元速率分别为200Hz 和160Hz；载波频率分别为400Hz和300Hz；功率比1∶1。仿真结果如图2 所示，本发明的信噪比估计方法是有效可行的。由此说明本发明在低信噪比和高频谱重叠率条件下，对underlay频谱共享方式下时频重叠信号的分量信号信噪比估计具有较好的估计性能。
仿真
利用MATLAB对ADFC-CH算法进行仿真，并和L-DDP【Yang B，Zheng M， LiangW.Padded-Dyck-Path-Based Rendezvous Algorithms for Heterogeneous CognitiveRadio Networks[C]//2015 24th International Conference on ComputerCommunication and Networks(ICCCN).IEEE，2015：1-8】、DSCR【N.C.Theis，R. W.Thomas，and L.A.DaSilva，“Rendezvous for cognitive radios，”IEEE Transactions on MobileComputing，vol.10，no.2，pp.216-227，Feb.2011】和SSB 【Reguera V A，Guerra E O，SouzaR D，et al.Short channel hopping sequence approach to rendezvous for cognitivenetworks[J].IEEE Communications Letters， 2014，18(2)：289-292】算法进行对比。考虑了网络中信道个数分别为 20，35，50，65，80的五种情况，选择的LOCK的大小分别为 P/4，P/3，P/2，2P/3，3P/4，4P/5，P(P为系统信道个数)，选择的度量标准分别是最大交会时间MTTR，平均交会时间ETTR，交会度RD，达到最大交会度需要的时间TMRD。
图3给出了不同LOCK块大小的情况下，信道交会的MTTR、ETTR、RD 和TMRD随着网络规模变化的曲线。图3(a)可以看出当LOCK块的大小为3P/4 时，网络的MTTR最小，图3(b)表明了当LOCK块的大小为4P/5时网络ETTR 最小，图3(c)表明当LOCK块大小为P/4时网络的RD最大。通过图3(d) 可以看出无论LOCK为多少的时候，TMDR的差距都不是很大(不超过2.7％)，达到最大度交会时间和网络规模有很强的相关性，和算法的相关性不大，但是当网络达到一定规模的时候LOCK块大小为4P/5的时候网络的TMDR最小。
通过对LOCK块大小的模拟，可以根据网络需求对LOCK块的大小进行选择。如果网络相对比较稳定，对RD的要求就会相应降低，则选择LOCK块大小为4P/5，此时网络的MTTR最小；当网络不太稳定，PU活动频繁或者PU的活动不好预测时，对信道交会的RD要求比较高，此时选择LOCK块大小为P/4；当网络对RD和MTTR同时要求比较高的时候选择LOCK块的大小为3P/4。
图4给出了ADFC-CH算法和DSCR、SSB、L-PDP算法在不同网络规模下网络性能的比较图，其中图4(a)中的ADFC-CH算法选择的LOCK大小为3P/4，图4(b)中ADFC-CH算法选择的LOCK块大小为4P/5，图4(c)中ADFC-CH 算法选择的LOCK块大小为P/4。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种PM2.5浓度估算系统，其特征在于，所述的PM2.5浓度估算系统设置有空气检测器；
所述的空气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与环境监测站连接的数据读取模块；
所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、第一显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的空气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块，所述传感器连接所述微控制器，所述第一显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路，传感器模块用于检测环境空气质量并根据检测的空气质量结果输出对应的检测信号到微控制器，所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制显示模块显示所检测到的空气质量并可在检测到的空气质量较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；
所述的手机检测模块包括与所述的空气净化单元连接的用于无线分享手机客户端数据的手机数据分享模块；
所述的数据读取模块包括：
网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；
密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；
运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；
所述的数据读取模块还包括：
与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；
与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；
所述传感器模块的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；
所述微控制器利用得到的传感器模块发送的信号对回波信号进行直达波及多径抑制，按以下进行：
(1)对接收的传感器模块发送的信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：
其中
A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，
表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：
构造n个信号的多径空间为：
Xref＝[Xref1 Xref2...Xrefn」；
其中，
Q为采样点数，K为最大时延，由最大探测距离Rmax/c得到，其中xreci(t)为参考信号，Rmax为最大探测距离，c为光速；
然后利用最小二乘法原理抑制直达波及其多径，将求min||Ssur-Xref·α||2转化为求
得出：
其中，Ssur为回波通道信号，α为自适应权值，αestim为α的估计值，
为Xref的转置，Sother为回波通道中最终所剩的回波和噪声。
2.如权利要求1所述的PM2.5浓度估算系统，其特征在于，所述的PM2.5浓度估算系统进一步包括：智能管理系统、手机客户端；
所述的智能管理系统与所述空气检测器连接，且设置有手机端APP数据接收模块；光电池包括转换层和存储层；所述的转换层设置在光电池的上端，所述的存储层设置在转换层的下侧；液晶面板包括基板组合和数据扫描线；所述的基板组合设置在液晶面板的后端，所述的数据扫描线设置在基板组合的前侧；
所述的PM2.5浓度估算系统还包括PM2.5浓度信息获取模块、数据感应端、数据处理模块、控制器模块、第二显示模块；
PM2.5浓度信息获取模块和数据感应端设置在手机客户端；数据感应端具体包括PM2.5浓度感应模块；
PM2.5浓度信息获取模块与数据处理模块相连，用于获取当前区域的PM2.5浓度信息并将其输入述数据处理模块；数据处理模块和控制器模块设置在手机客户端中；
数据处理模块包含有补偿软件算法单元，控制器模块通过采集对大气中PM2.5浓度估算的数据信息，配合数据处理模块的补偿软件算法单元中的软件算法对数据感应端采集到的大气PM2.5浓度参数进行处理和计算，得出当前的PM2.5浓度状况，并对未来的PM2.5浓度变化做出预估；
第二显示模块与数据处理模块相连，用于以图示、文字形式，形象显示出当前的PM2.5浓度情况以及未来一段时间内的PM2.5浓度；
控制器模块具体是一设置在手机客户端中的控制芯片；
手机客户端通过第二显示模块，以图示、文字形式，形象显示出当前的天气PM2.5浓度情况以及估计的未来一段时间内的天气PM2.5浓度；
第二显示模块为手机显示屏。
3.如权利要求2所述的PM2.5浓度估算系统，其特征在于，
补偿软件算法单元元用于将实时PM2.5浓度与设定PM2.5浓度进行比较，当差值的绝对值大于一阈值时，通过显示模块显示。
4.如权利要求2所述的PM2.5浓度估算系统，其特征在于，所述的环境监测站包括：
检测基站，包括一个或多个电化学气体传感器，采集污染气体信息，生成相应电信号并输出，所述的电化学传感器包括PM2.5浓度电化学传感器；
检测总站，接收检测基站发出的信号；
监控基站，对检测总站接收的信号进行二次采集，并进行分析；
监控总站，用于存放和查询监控基站的分析结果。
5.如权利要求2所述的PM2.5浓度估算系统，其特征在于，所述的网络数据证模块包括位于检测基站的第一客户端和位于手机客户端的第二客户端，及连接所述第一客户端和第二客户端的WEB服务器；
所述的第一客户端包括：预置单元，用于预置用户帐号和用户密码；物理控件，用于提供物理认证码；客户端发送单元，用于将用户帐号和用户密码发送给所述WEB服务器，用于将物理认证码发送给所述认证端；客户端接收单元，用于接收WEB服务器的验证结果；
所述的WEB服务器包括：认证端；服务器接收单元，用于接收所述第二客户端发送的用户帐号和用户密码；服务器控件，用于将所述用户帐号，以及服务器端信息发送给所述认证端，并接收所述认证端发送的认证信息；服务器验证加密单元，用于综合判断所述认证信息、用户密码、用户帐号，生成验证结果；服务器发送单元，用于发送所述验证结果给所述第一客户端；
所述第一客户端接收并存储用户根据第二客户端提供的信息而输入的数据；
所述第一客户端获取所述第二客户端提供的验证信息；
所述第一客户端对所述验证信息中的一部分与所存储的所述数据进行匹配；匹配成功后，所述第一客户端将所述验证信息的其余部分发送给所述WEB服务器进行进一步的验证以向所述第二客户端发送验证结果。
6.一种如权利要求1所述的PM2.5浓度估算系统的PM2.5浓度估算方法，其特征在于，所述PM2.5浓度估算方法包括：
时序控制模块由程序控制器获取指令，根据所述指令产生指令执行周期，将所述指令执行周期向状态信号模块发送；
状态信号模块接收所述时序控制模块发送的指令执行周期，根据所述指令执行周期指示所述指令执行时所处的时钟周期，所述指令执行周期包括至少两个时钟周期；
时序控制模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的倒数第二个时钟周期向所述程序存储器发送读取下一条指令的控制信号，以及在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期从所述程序控制器读取下一条指令；
还包括：
时序控制模块根据所述指令产生时序控制信号，将所述时序控制信号向读写控制模块和运算模块发送；
所述读写控制模块根据所述时序控制信号，从数据存储器读取数据或者向数据存储器写入数据；
所述运算模块根据所述时序控制信号，对从数据存储器读取的数据进行处理；
还包括：
所述时序控制模块在所述下一条指令执行时所处的第一个时钟周期产生时序控制信号，将所述时序控制信号向所述读写控制模块和运算模块发送；
还包括：
中断定时模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期进行中断仲裁，当具有所响应的中断时，在所述下一条指令执行时所处的倒数第二个时钟周期，控制所述时序控制模块暂停从所述程序控制器读取指令；
还包括：
所述时序控制模块在复位期间将所述指令执行周期设置为包括两个时钟周期。
7.一种搭载有权利要求1所述的PM2.5浓度估算系统的数据信息处理终端。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20200511 Address after: 256600 the Yellow River Road, Shandong, No. five, No. 391, Binzhou Applicant after: BINZHOU University Address before: 256601 898 Bohai eleven Road, Bincheng District, Binzhou, Shandong Applicant before: Wang Linlin |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20200602 Termination date: 20220201 |