CN113720799B - 基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法及装置。该方法包括：获取测试光束穿过背景空间和尾气后测得的背景光强信号和目标光强信号；分别进行傅里叶变化，得到第一频域信号和第二频域信号；获取第一频域信号中心频率的峰的幅值以及相邻预设数量的峰的幅值、第二频域信号中心频率的峰的幅值以及相邻预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值和多个第二幅值；计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，并计算差值的目标平方和；基于目标平方和值确定尾气中的待测类型气体的浓度。通过本申请，解决了相关技术中的尾气测量方法容易通过窗口片引入干涉干扰，且难以准确地确定尾气中的待测组分的含量的问题。
Description
技术领域
本申请涉及尾气测量技术领域，具体而言，涉及一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法及装置。
背景技术
近年来，机动车尾气遥测技术应用普遍，使用TDLAS全激光法测量尾气的方法多种多样。
在相关技术中，TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱）技术测量尾气的方法是，采用锯齿波叠加频率为Vo的高频正弦波调试信号驱动LD（Laser Diode半导体激光器），调制后的光束经过气体后，用锁相放大方法解调出2Vo信号，并基于2Vo信号强度确定尾气的浓度。
但是，一方面，市面上多数尾气遥测设备，为了防尘和控温，均会在设备的出光口和入光口安装多个窗口片，而窗口片会对激光光束，尤其是近红外光束会引入强度和位置不等的干涉条纹，每次选定测量点位后都要重新调整主机箱和副机箱的光路，难以保证调光后的干涉条纹位置、大小一致，而且随着室外环境温度、湿度的变化，即便是相对固定的主、副机设备，其干涉条纹的也不是固定不动的，也即，干涉现象难以消除，干涉条纹容易淹没2V 0信号，使得遥测设备采用2Vo解调算法无法完成正常测量。
另一方面，实际在尾气遥测过程中，会取车头经过前的光强和车尾经过后光强之间的光强变化确认车尾气体的吸收情况，但当车尾排气管有水雾（低温情况）或者有黑烟的情况时，车尾经过后光强被水雾和黑烟遮挡，容易会将水雾或黑烟的挡光识别为尾气吸收，从而无法精准测量尾气中特定组分的含量。
针对相关技术中的尾气测量方法容易通过窗口片引入干涉干扰，且难以准确地确定尾气中的待测组分的含量的问题，目前业界尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请提供一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法及装置，以解决相关技术中的尾气测量方法容易通过窗口片引入干涉干扰，且难以准确地确定尾气中的待测组分的含量的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。该方法包括：获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号；对背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号；获取第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及第二中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值；计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和，得到目标平方和值；基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度，其中，标定公式用于表征目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及待测类型气体的浓度之间的关系。
可选地，在获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号之前，该方法还包括：调整激光器的驱动电流的扫描区间或控温区间，以使激光器发射的测试光束的波长扫描区间包含待测类型气体的吸收峰，其中，驱动电流为锯齿波扫描电流信号叠加高频正弦波信号后得到的电流信号。
可选地，计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值包括：基于第一中心频率峰的幅值与多个第一幅值中第一中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对多个第一幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第一幅值；基于第二中心频率峰的幅值与多个第二幅值中第二中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对多个第二幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第二幅值；计算每个归一化后的第一幅值与对应的归一化后的第二幅值之间的差值，得到多个差值。
可选地，基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度包括：通过下式确定尾气中的待测类型气体的浓度：y=aC 2 +bC+ k，其中，y为目标平方和值，a、b、k为待测类型气体的浓度标定系数，C为待测类型气体的浓度。
可选地，在基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度之前，该方法还包括：获取测试光束穿过第一空间后测得的第一光强信号，并获取测试光束穿过第二空间后测得的第二光强信号，其中，第一空间为不存在待测类型气体的标准气体的空间，第二空间为存在待测类型气体的标准气体的空间；对第一光强信号进行傅里叶变化，得到第三频域信号，并对第二光强信号进行傅里叶变化，得到第四频域信号；获取第三频域信号中的第三中心频率峰的幅值以及第三中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第三幅值，并获取第四频域信号中的第四中心频率峰的幅值以及第四中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第四幅值；计算每个第三幅值的归一化结果与对应的第四幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和；基于第二空间内的待测类型气体的标准气体的浓度和平方和，确定待测类型气体的浓度标定系数。
可选地，基于第二空间内的待测类型气体的标准气体的浓度和平方和，确定待测类型气体的浓度标定系数包括：获取多个待测类型气体的浓度对应的多个平方和，得到二维数组；基于二维数组确定多个坐标值，并基于多个坐标值拟合待测类型气体的浓度标定曲线，其中，浓度标定曲线对应的表达式为标定公式；基于浓度标定曲线确定待测类型气体的浓度标定系数。
根据本申请的另一方面，提供了一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置。该装置包括：第一获取单元，用于获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号；第一转换单元，用于对背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号；第二获取单元，用于获取第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及第二中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值；第一计算单元，用于计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和，得到目标平方和值；第一确定单元，用于基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度，其中，标定公式用于表征目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及待测类型气体的浓度之间的关系。
可选地，该装置还包括：调整单元，用于在获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号之前，调整激光器的驱动电流的扫描区间或控温区间，以使激光器发射的测试光束的波长扫描区间包含待测类型气体的吸收峰，其中，驱动电流为锯齿波扫描电流信号叠加高频正弦波信号后得到的电流信号。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；存储器中存储有计算机可读指令，处理器用于运行计算机可读指令，其中，计算机可读指令运行时执行一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。
通过本申请，采用以下步骤：获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号；对背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号；获取第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及第二中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值；计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和，得到目标平方和值；基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度，其中，标定公式用于表征目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及待测类型气体的浓度之间的关系，解决了相关技术中的尾气测量方法容易通过窗口片引入干涉干扰，且难以准确地确定尾气中的待测组分的含量的问题。通过对背景光强信号和目标光强信号进行傅里叶变化得到两个频率信号，并通过两个频域信号中的中心频率峰及其相邻峰的幅值的差值平方和确定尾气中的待测组分的含量，进而达到了提高确定尾气中的待测组分的含量的准确性的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法的流程图；
图2是根据本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法的示意图；
图3是根据本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中的尾气测量系统的示意图；
图4是根据本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中的第一频域信号和第二频域信号的频谱示意图；
图5是根据本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中的不同场景下的光强信号示意图；
图6是根据本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中的待测信号的浓度示意图；
图7是根据本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请的实施例，提供了一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。
图1是根据本申请实施例的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S102，获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号。
具体地，如图2所示，测试光束由尾气遥测系统发出，尾气遥测系统由主机箱和副机箱组成，分别置于车道两侧，主机箱发射测试光束，可以为激光光束，经过副机反射后光束又回到主机箱的接收单元，图中黑色线条代表测试光束。
车道上箭头方向为行车方向，当被测车辆的车头即将到达测量光束时，尾气遥测系统采集无尾气的背景空间中的背景光强信号S0，当被测车辆经过尾气遥测系统后，车尾的尾气烟团扩散到测量光束中时，尾气遥测系统采集被尾气烟团挡光的目标光强信号S，从而根据背景光强信号S0和目标光强信号S算出被测车辆的排放尾气烟团中的待测类型气体的浓度。
为了使得待测类型气体可以被测量到，可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中，在获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号之前，该方法还包括：调整激光器的驱动电流的扫描区间或控温区间，以使激光器发射的测试光束的波长扫描区间包含待测类型气体的吸收峰，其中，驱动电流为锯齿波扫描电流信号叠加高频正弦波信号后得到的电流信号。
具体地，尾气遥测系统的主机箱的示意图如图3所示，激光器控制器由锯齿波扫描电流叠加高频正弦波（调制频率为V 0）后得到驱动电流，采用驱动电流驱动LD激光器以产生测试光束，同时，通过LD控制器调整激光器的驱动电流的扫描区间或控温区间，使得激光器工作的波长扫描区间包含选定的待测类型气体的吸收峰，例如，锯齿波扫描频率可以为10~200Hz，正弦波调制频率可以为5kHz~50kHz。
步骤S104，对背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号。
具体地，分别对背景光强信号S0和目标光强信号S做快速傅里叶变换，使得光强信号转变为频率域的信号，如图4所示，为背景光强信号S0和目标光强信号S经过傅里叶变换后的频域图谱，带有×形标识的峰为第一频域信号（S0的频域信号）的峰，其中，带有形标识的峰为第二频域信号（S0的频域信号）的峰。
步骤S106，获取第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及第二中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值。
具体地，如图4所示，第一频域信号和第二频域信号中心频率均为V 0（14kHz），也即，为高频正弦波的频率，获取第一频域信号中频率V 0对应的峰的幅值，并获取第一频域信号中频率V 0相邻的n个峰的幅值，得到多个第一幅值；获取第二频域信号中频率V 0对应的峰的幅值，并获取第二频域信号中频率V 0相邻的n个峰的幅值，得到多个第二幅值。
需要说明的是，使用低频锯齿波叠加高频正弦信号（频率为V 0）的电流驱动LD激光器，通过傅里叶变换对背景光强信号S0和目标光强信号S变化，提取中心频率附近的峰的幅值，实现了提取高频信号、滤除掉低频信号的目的，适用于有干涉条纹的应用场景下的尾气浓度的测量，避免了尾气遥测系统中的窗口给光强信号引入干涉条纹时，无法用二次谐波解调方法计算测量尾气浓度的问题。
步骤S108，计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和，得到目标平方和值。
具体地，选取中心频率峰V 0及其左右各n个峰，横轴对应位置上的峰的幅值相减后再求平方，最后求2n+1对峰的差的平方和，设置为y， n可以为任意整数，例如可以为10。
其中，V 0左侧n个峰的峰高差的平方和为：
，n取整；
其中，V 0右侧n个峰的峰高差的平方和为：
，n取整；
则中心频率及其两端2n+1个小峰的差的平方和为：
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中，计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值包括：基于第一中心频率峰的幅值与多个第一幅值中第一中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对多个第一幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第一幅值；基于第二中心频率峰的幅值与多个第二幅值中第二中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对多个第二幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第二幅值；计算每个归一化后的第一幅值与对应的归一化后的第二幅值之间的差值，得到多个差值。
需要说明的是，在尾气遥测过程中，存在车尾水雾、黑烟等非气体吸收引入的挡光，被误判为气体吸收情况，为了区分非吸收挡光和实际气体吸收，同时使得被测气体的浓度计算不受光强变化的干扰，在本申请实施例中，对多个第一幅值和多个第二幅值分别进行归一化处理，使得第一中心频率峰的幅值和第二中心频率峰的幅值均为1，如果光强发生变化，幅值的绝对值会发生变化，而对幅值归一化后避免了光强变化对待测气体浓度确定的影响，同时，有气体吸收的光强度和傅里叶变化后的中心频率的幅值正相关，而非气体吸收的遮挡光强是绝对光强，进行幅值归一化处理，避免了非气体吸收被判断为气体吸收，从而实现了遮挡信号和吸收信号的区分。
通过本实施例，避免了测量气体前后因挡光等非气体吸收引入的光强变化被误判为气体吸收的问题， 且在不同光强时测量同一种浓度的待测气体，可得到相近的浓度结果。
在一种可选的实施方式中，首先采集无遮挡无标气/无气体的光强状态I0（“无标气”指吸收池内充氮气，无吸收的场景；“无气体”指车前无尾气排放的环境）的光谱，然后分别测量无遮挡有标气/有气体时的光强I0、有遮挡有标气/有气体时的光强I1和I2（“有标气”指有标气充入吸收池的场景；“有气体”是实际测试场景中，车尾有尾气排除的场景），得到如图5所示的光强信号示意图，并通过本公开实施例的方法对图5的光强信号处理后得到CO2的浓度值。
通过对图5和图6分析可知，在测量同一浓度标气/气体时，对其测量光束的光强进行不同程度的遮挡，验证了所得气体浓度的一致性，车尾即便有非吸收类的遮挡引入的光强变化，经本实施例的方法计算后得到的CO2的浓度值变化不大，本实施例的方法实现了消除车尾非吸收类遮挡引入的光强变化，准确计算得到实际气体吸收的浓度值。此外，需要说明的是，本实施例的方法不仅适用于测量尾气中的CO2，也适用于尾气中其他气体成分的计算和测量。
步骤S1010，基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度，其中，标定公式用于表征目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及待测类型气体的浓度之间的关系。
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中，基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度包括：通过下式确定尾气中的待测类型气体的浓度：y=aC 2 +bC+k，其中，y为目标平方和值，a、b、k为待测类型气体的浓度标定系数，C为待测类型气体的浓度。
具体地，标定公式是通过标定方式提前确定的，不同待测类型气体的浓度标定系数不同，例如，待测类型气体可以是二氧化碳，可以为CO， NO，碳氢化合物等，它们的浓度标定系数不同，提前确定待测类型气体的浓度标定系数，将待测类型气体的浓度标定系数和目标平方和值带入标定公式即可确定尾气中的待测类型气体的浓度。
标定方式的具体步骤为：在被测空间内先充入氮气，测量y0（也称为S0），再在被测空间内充入不同浓度的被测气体，如CO2，得到穿过氮气的光束的频域信号的频率峰并做归一化，和穿过CO2的光束的频域信号的频率峰做归一化，两组归一化的幅值之差的平方和，y1，y2，y3，……，yn，对应已知的标气浓度C1，C2，C3，……，C n，然后将这两组数据一一对应，可以拟合二阶方程，得到标定公式中的标定系数a，b，k的值，从而得到标定公式。
需要说明的是，所有的测量设备都是需要先确定好标定公式，才能进行测量。标定时，已知多个平方和y和浓度C求得标定系数；测量时，已知平方和y和标定系数，求浓度C，也即，确定标定系数的算法和测量待测气体浓度的算法相同。
本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法，通过获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号；对背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号；获取第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及第二中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值；计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和，得到目标平方和值；基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度，其中，标定公式用于表征目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及待测类型气体的浓度之间的关系，解决了相关技术中的尾气测量方法容易通过窗口片引入干涉干扰，且难以准确地确定尾气中的待测组分的含量的问题。通过对背景光强信号和目标光强信号进行傅里叶变化得到两个频率信号，并通过两个频域信号中的中心频率峰及其相邻峰的幅值的差值平方和确定尾气中的待测组分的含量，进而达到了提高确定尾气中的待测组分的含量的准确性的效果。
待测类型气体的浓度标定系数需要提前确定，可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中，在基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度之前，该方法还包括：获取测试光束穿过第一空间后测得的第一光强信号，并获取测试光束穿过第二空间后测得的第二光强信号，其中，第一空间为不存在待测类型气体的标准气体的空间，第二空间为存在待测类型气体的标准气体的空间；对第一光强信号进行傅里叶变化，得到第三频域信号，并对第二光强信号进行傅里叶变化，得到第四频域信号；获取第三频域信号中的第三中心频率峰的幅值以及第三中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第三幅值，并获取第四频域信号中的第四中心频率峰的幅值以及第四中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第四幅值；计算每个第三幅值的归一化结果与对应的第四幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和；基于第二空间内的待测类型气体的标准气体的浓度和平方和，确定待测类型气体的浓度标定系数。
具体地，测试光束为激光光束，激光光束携带低频锯齿波信息及高频正弦波信息，分别穿过未充待测类型气体的第一空间和充有待测类型气体的第二空间，分别记录两个接收光强信号I0和It，需要说明的是，可使用密闭气室充待测类型气体，也可采用开放环境内喷待测类型气体。
进一步的，将采集到的两种情况下的光强信号分别做快速傅里叶变换，得到两组光强信号的频域图谱，分别将2个频域谱中的峰高以中心频率V 0的峰高为基准，做归一化处理，再取频谱图中中心频率及其两端共2n+1个小峰的数据，分别计算横轴在同一位置处，峰高的差的平方和，例如V 0处峰高的差平方为：[fs0(V0)- fs(V 0 )]2，然后基于多个峰高的差的平方和确定待测类型气体的浓度标定系数。
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法中，基于第二空间内的待测类型气体的标准气体的浓度和平方和，确定待测类型气体的浓度标定系数包括：获取多个待测类型气体的浓度对应的多个平方和，得到二维数组；基于二维数组确定多个坐标值，并基于多个坐标值拟合待测类型气体的浓度标定曲线，其中，浓度标定曲线对应的表达式为标定公式；基于浓度标定曲线确定待测类型气体的浓度标定系数。
具体地，建立y与浓度C的算数关系：y=aC 2 +bC+k，通过浓度标定曲线上的三组坐标值并确认标定系数a，b，k的值后，即可得到包含待测类型气体的浓度标定系数的标定公式。
进一步的，在确定尾气中的待测气体的浓度时，将第一幅值与对应的第二幅值之间的差值的平方和y带入包含待测类型气体的浓度标定系数的标定公式，即可算出待测类型气体的浓度C。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例还提供了一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置，需要说明的是，本申请实施例的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。以下对本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置进行介绍。
图7是根据本申请实施例的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置的示意图。如图7所示，该装置包括：第一获取单元10、第一转换单元20、第二获取单元30、第一计算单元40和第一确定单元50。
具体地，第一获取单元10，用于获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号。
第一转换单元20，用于对背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号。
第二获取单元30，用于获取第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及第二中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值。
第一计算单元40，用于计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和，得到目标平方和值。
第一确定单元50，用于基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度，其中，标定公式用于表征目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及待测类型气体的浓度之间的关系。
本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置，通过第一获取单元10获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号；第一转换单元20对背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号；第二获取单元30获取第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及第二中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值；第一计算单元40计算每个第一幅值的归一化结果与对应的第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和，得到目标平方和值；第一确定单元50基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度，其中，标定公式用于表征目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及待测类型气体的浓度之间的关系，解决了相关技术中的尾气测量方法容易通过窗口片引入干涉干扰，且难以准确地确定尾气中的待测组分的含量的问题，通过对背景光强信号和目标光强信号进行傅里叶变化得到两个频率信号，并通过两个频域信号中的中心频率峰及其相邻峰的幅值的差值平方和确定尾气中的待测组分的含量，进而达到了提高确定尾气中的待测组分的含量的准确性的效果。
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置中，该装置还包括：调整单元，用于在获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号之前，调整激光器的驱动电流的扫描区间或控温区间，以使激光器发射的测试光束的波长扫描区间包含待测类型气体的吸收峰，其中，驱动电流为锯齿波扫描电流信号叠加高频正弦波信号后得到的电流信号。
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置中，第一计算单元40包括：第一处理模块，用于基于第一中心频率峰的幅值与多个第一幅值中第一中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对多个第一幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第一幅值；第二处理模块，用于基于第二中心频率峰的幅值与多个第二幅值中第二中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对多个第二幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第二幅值；计算模块，用于计算每个归一化后的第一幅值与对应的归一化后的第二幅值之间的差值，得到多个差值。
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置中，第一确定单元50用于通过下式确定尾气中的待测类型气体的浓度：y=aC 2 +bC+k，其中，y为目标平方和值，a、b、k为待测类型气体的浓度标定系数，C为待测类型气体的浓度。
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置中，该装置还包括：第三获取单元，用于在基于目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定尾气中的待测类型气体的浓度之前，获取测试光束穿过第一空间后测得的第一光强信号，并获取测试光束穿过第二空间后测得的第二光强信号，其中，第一空间为不存在待测类型气体的标准气体的空间，第二空间为存在待测类型气体的标准气体的空间；第二转换单元，用于对第一光强信号进行傅里叶变化，得到第三频域信号，并对第二光强信号进行傅里叶变化，得到第四频域信号；第四获取单元，用于获取第三频域信号中的第三中心频率峰的幅值以及第三中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第三幅值，并获取第四频域信号中的第四中心频率峰的幅值以及第四中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第四幅值；第二计算单元，用于计算每个第三幅值的归一化结果与对应的第四幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算多个差值的平方和；第二确定单元，用于基于第二空间内的待测类型气体的标准气体的浓度和平方和，确定待测类型气体的浓度标定系数。
可选地，在本申请实施例提供的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置中，第二确定单元包括：获取模块，用于获取多个待测类型气体的浓度对应的多个平方和，得到二维数组；第一确定模块，用于基于二维数组确定多个坐标值，并基于多个坐标值拟合待测类型气体的浓度标定曲线，其中，浓度标定曲线对应的表达式为标定公式；第二确定模块，用于基于浓度标定曲线确定待测类型气体的浓度标定系数。
所述基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元10、第一转换单元20、第二获取单元30、第一计算单元40和第一确定单元50等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决了相关技术中的尾气测量方法容易通过窗口片引入干涉干扰，且难以准确地确定尾气中的待测组分的含量的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本申请实施例还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。
本申请实施例还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；存储器中存储有计算机可读指令，处理器用于运行计算机可读指令，其中，计算机可读指令运行时执行一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。本文中的电子装置可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法，其特征在于，包括：
获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取所述测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号；
对所述背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对所述目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号；
获取所述第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及所述第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取所述第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及所述第二中心频率峰相邻的所述预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值，其中，所述多个第二幅值对应的峰和所述多个第一幅值对应的峰在横轴上的位置相对应；
计算每个所述第一幅值的归一化结果与对应的所述第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算所述多个差值的平方和，得到目标平方和值；
基于所述目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定所述尾气中的所述待测类型气体的浓度，其中，所述标定公式用于表征所述目标平方和值、所述待测类型气体的浓度标定系数以及所述待测类型气体的浓度之间的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取所述测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号之前，所述方法还包括：
调整激光器的驱动电流的扫描区间或控温区间，以使所述激光器发射的所述测试光束的波长扫描区间包含所述待测类型气体的吸收峰，其中，所述驱动电流为锯齿波扫描电流信号叠加高频正弦波信号后得到的电流信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算每个所述第一幅值的归一化结果与对应的所述第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值包括：
基于所述第一中心频率峰的幅值与所述多个第一幅值中所述第一中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对所述多个第一幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第一幅值；
基于所述第二中心频率峰的幅值与所述多个第二幅值中所述第二中心频率峰的幅值以外的幅值之间的比例关系，对所述多个第二幅值进行归一化处理，得到多个归一化后的第二幅值；
计算每个所述归一化后的第一幅值与对应的所述归一化后的第二幅值之间的差值，得到所述多个差值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定所述尾气中的所述待测类型气体的浓度包括：
通过下式确定所述尾气中的所述待测类型气体的浓度：
y=aC
2
+bC+k
其中，y为所述目标平方和值，a、b、k为所述待测类型气体的浓度标定系数，C为所述待测类型气体的浓度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定所述尾气中的所述待测类型气体的浓度之前，所述方法还包括：
获取所述测试光束穿过第一空间后测得的第一光强信号，并获取所述测试光束穿过第二空间后测得的第二光强信号，其中，所述第一空间为不存在所述待测类型气体的标准气体的空间，所述第二空间为存在所述待测类型气体的标准气体的空间；
对所述第一光强信号进行傅里叶变化，得到第三频域信号，并对所述第二光强信号进行傅里叶变化，得到第四频域信号；
获取所述第三频域信号中的第三中心频率峰的幅值以及所述第三中心频率峰相邻的所述预设数量的峰的幅值，得到多个第三幅值，并获取所述第四频域信号中的第四中心频率峰的幅值以及所述第四中心频率峰相邻的所述预设数量的峰的幅值，得到多个第四幅值；
计算每个所述第三幅值的归一化结果与对应的所述第四幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算所述多个差值的平方和；
基于所述第二空间内的所述待测类型气体的标准气体的浓度和所述平方和，确定所述待测类型气体的浓度标定系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二空间内的所述待测类型气体的标准气体的浓度和所述平方和，确定所述待测类型气体的浓度标定系数包括：
获取多个所述待测类型气体的浓度对应的多个所述平方和，得到二维数组；
基于所述二维数组确定多个坐标值，并基于所述多个坐标值拟合所述待测类型气体的浓度标定曲线，其中，所述浓度标定曲线对应的表达式为所述标定公式；
基于所述浓度标定曲线确定所述待测类型气体的浓度标定系数。
7.一种基于机动车尾气遥测系统的尾气测量装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取所述测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号；
第一转换单元，用于对所述背景光强信号进行傅里叶变化，得到第一频域信号，并对所述目标光强信号进行傅里叶变化，得到第二频域信号；
第二获取单元，用于获取所述第一频域信号中的第一中心频率峰的幅值以及所述第一中心频率峰相邻的预设数量的峰的幅值，得到多个第一幅值，并获取所述第二频域信号中的第二中心频率峰的幅值以及所述第二中心频率峰相邻的所述预设数量的峰的幅值，得到多个第二幅值，其中，所述多个第二幅值对应的峰和所述多个第一幅值对应的峰在横轴上的位置相对应；
第一计算单元，用于计算每个所述第一幅值的归一化结果与对应的所述第二幅值的归一化结果之间的差值，得到多个差值，并计算所述多个差值的平方和，得到目标平方和值；
第一确定单元，用于基于所述目标平方和值、待测类型气体的浓度标定系数以及标定公式，确定所述尾气中的所述待测类型气体的浓度，其中，所述标定公式用于表征所述目标平方和值、所述待测类型气体的浓度标定系数以及所述待测类型气体的浓度之间的关系。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
调整单元，用于在所述获取测试光束穿过背景空间后测得的背景光强信号，并获取所述测试光束穿过尾气后测得的目标光强信号之前，调整激光器的驱动电流的扫描区间或控温区间，以使所述激光器发射的所述测试光束的波长扫描区间包含所述待测类型气体的吸收峰，其中，所述驱动电流为锯齿波扫描电流信号叠加高频正弦波信号后得到的电流信号。
9.一种非易失性存储介质，其特征在于，所非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制所述非易失性存储介质所在的设备执行权利要求1至6中任意一项所述的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。
10.一种电子装置，其特征在于，包含处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的基于机动车尾气遥测系统的尾气测量方法。
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