CN113791039A - 危化品泄漏的无人机载侦检方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及危化品安全领域，其实施方式提供了一种危化品泄漏的无人机载快速定量侦检方法，所述方法通过光谱遥测分析目标危化品气团，所述光谱遥测分析中的光信号由发射端经所述无人机反射后沿原路返回到达接收端，同时所述目标危化品气团位于所述光信号的传输路径上。同时还提供了对应的危化品泄漏的无人机载侦检系统。本发明的实施方式能够具有开放空域侦检、快速定量分析的特点，可在危化品泄漏事故应急监测中及时提供泄漏物质浓度关键数据，科学防范次生事故发生和指导事故应急救援。
Description
技术领域
本发明涉及危化品安全领域，特别涉及一种危化品泄漏的无人机载侦检方法、一种危化品泄漏的无人机载侦检系统以及对应的存储介质。
背景技术
石化生产过程复杂，常常伴有高温高压，所涉及的原料、半成品及产品大都是易燃易爆、有毒有害的危化品，在生产、储存、运输过程中，极易产生火灾爆炸事故，对事故现场及周边区域产生较大影响。例如，在倒灌作业过程中发生液化石油气泄漏的事故中，导致液态烃球罐起火并发生爆炸，现场形成爆炸蘑菇云，波及周边数公里范围，检测显示，距离事故现场三公里内的三个敏感点非甲烷总烃浓度监测结果都有超标；在某化工有限公司发生爆炸事故，事故波及周边十多家化工生产企业，造成多种危化品泄漏燃烧，产生的浓烟对园区及周边500米范围内的空气质量产生较大影响。面对如此复杂的危化品泄漏事故，快速监测事故现场及周边开放空域空间易燃易爆危化品物质浓度及扩散分布是防范次生事故发生和事故应急救援的关键。
现有的易燃易爆危化品物质浓度及扩散分布的数据采集中，虽然已经有采用无人机进行快速测量的方法，但是均采用无人机加载测量仪器进行飞行测量，此类方法受限于无人机的承载能力，无法使用较重或精密的设备。而且同时还受到无人机传输数据能力的影响，无法实时传送大量的数据。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种危化品泄漏的无人机载侦检方法及系统，充分利用无人机的机动性，并至少解决现有无人机载侦检中的前述问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种危化品泄漏的无人机载侦检方法，所述方法通过光谱遥测分析目标危化品气团，所述光谱遥测分析中的光信号由发射端经所述无人机反射后到达接收端，同时所述目标危化品气团位于所述光信号的传输路径上。
可选的，所述光信号的发射端和接收端位于同一点位，所述光信号经所述无人机反射后原路返回至所述接收端。
可选的，所述光谱遥测分析中的光信号由发射端经所述无人机反射后到达接收端，包括：
S1，根据所述目标危化品气团的位置确定所述无人机的位置和设置于所述无人机上的反射装置的反射角度；
S2，将所述光谱遥测分析中的光信号的发射端对准所述反射装置；
S3，调节所述光信号的接收端，接收经所述反射装置反射的经过所述目标危化品气团的光信号；
S4，对接收的光信号进行处理，获取所述目标危化品气团的成分和浓度。
可选的，所述步骤S1中的所述反射角度通过以下步骤计算：
当所述光信号的发射端和接收端位于同一点位时，所述反射角度由以下公式计算：
其中，H为所述无人机的悬停侦检点的对地高度，D为所述发射端或接收端与所述悬停侦检点的对地投影之间的距离。
可选的，所述反射角度是通过角度调节机构进行调节的。
可选的，所述发射端设置于三角支架上，通过调节所述三角支架的角度实现对所述发射端的发射方向的调节。
可选的，所述发射端还设置有瞄准器，所述瞄准器用于辅助所述发射端对准所述无人机上的反射装置。
可选的，所述步骤S2中将所述光谱遥测分析中的光信号的发射端对准所述反射装置，包括：
S21，与所述发射端同高度放置所述反射装置，所述反射装置的反射面与所述光信号传播方向垂直，调节所述瞄准器的靶心对准所述反射装置的反射面的中心点，完成校准；
S22，待设置有所述反射装置的无人机在侦检点悬停后，通过调节所述三角支架的水平角度和\或俯仰角度，使所述瞄准器的靶心对准所述反射装置的反射面的中心点；
S23，根据所述接收端所接收的光信号的强弱调节所述三角支架的水平角度和\或俯仰角度。
可选的，所述步骤S4对接收的光信号进行处理，获取所述目标危化品气团的成分和浓度，包括：
根据以下公式获取所述目标危化品气团的成分和浓度：
其中，v为所述发射端的发射光的波数，A(v)为吸光度，I为所述接收端的入射光的光强，I0为所述发射端的发射光的光强，ai(v)为第i种危化品物质的指纹光谱吸收率，L为所述接收端或发射端与所述悬停侦检点之间的距离，ci为第i种危化品物质的浓度。
在本发明的第二方面，还提供了一种危化品泄漏的无人机载侦检系统，包括光谱遥测分析仪，所述光谱遥测分析仪用于获取和处理目标危化品气团的光信号，其特征在于，所述系统还包括：安装有反射装置的无人机，所述无人机通过所述反射装置将发射的光信号反射至所述光谱遥测分析仪，同时所述光信号的传输路径上存在所述目标危化品气团。
可选的，所述光信号的发射装置为量子级联快速调制激光器。
可选的，所述反射装置为多个角反射器所排成的反射镜阵列。
可选的，所述反射镜阵列所包含的角反射器为至少两排，每排至少两个。
可选的，在所述无人机与所述反射装置之间设置有角度调节机构，所述角度调节机构用于调节所述反射装置的光信号反射角度。
可选的，所述光谱遥测分析仪设置于三角支架上，通过调节所述三角支架的角度实现对所述发射端的发射方向的调节。
可选的，所述光信号的发射装置设置于所述三角支架上，所述发射装置的光信号发射方向与所述光谱遥测分析仪的光信号接收方向平行。
可选的，所述系统还包括瞄准器，所述瞄准器用于辅助所述发射端对准所述无人机上的反射装置。
可选的，所述瞄准器设置于所述三角支架上。
可选的，所述系统还包括数据处理器，所述数据处理器用于根据所述光谱遥测分析仪的测量结果，计算所述目标危化品气团的成分和浓度。
可选的，所述计算所述目标危化品气团的成分的浓度，包括：
根据以下公式获取所述目标危化品气团的成分和浓度：
其中，v为所述发射端的发射光的波数，A(v)为吸光度，I为接收端的入射光的光强，I0为所述发射端的发射光的光强，ai(v)为第i种危化品物质的指纹光谱吸收率，L为所述接收端或发射端与所述无人机的悬停侦检点之间的距离，ci为第i种危化品物质的浓度。
在本发明的第三方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的危化品泄漏的无人机载侦检方法。
通过本发明提供的上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)采用机载信号反射镜阵列、地面主动光谱远距离遥测分析的侦检方法，解决了泄漏状态下对现场空域中危化品物质浓度快速定量侦检问题；
(2)本发明提供的方法定量分析速度快，数秒内就能给出定量结果，极大降低了对无人机平台稳定悬停时长的要求，提高了实用性；
(3)采用无人机载信号的反射镜阵列，极大降低了对无人机平台性能的要求，无需供电、信号无线传输等，提高了危化品泄漏事故现场应急监测的快速部署机动性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明一种实施方式提供的危化品泄漏的无人机载侦检方法的示意图；
图2是本发明一种实施方式提供的反射镜阵列中的角反射器示意图；
图3是本发明一种实施方式提供的危化品泄漏的无人机载侦检系统的结构示意图；
图4是本发明一种实施方式提供的危化品泄漏的无人机载侦检系统的实施流程示意图。
附图标记说明
101无人机平台 102角度调节机构
103信号反射镜阵列 104地面主动光谱遥测分析仪、
105瞄准器 106目标危化品气团
107反射吸收光 108主动发射光
109三角支架
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一种实施方式提供的危化品泄漏的无人机载侦检方法的示意图。如图1所示，一种危化品泄漏的无人机载侦检方法，所述方法通过光谱遥测分析目标危化品气团，所述光谱遥测分析中的光信号由发射端经所述无人机反射后到达接收端，同时所述目标危化品气团位于所述光信号的传输路径上。
如此，充分发挥了无人机在危化品泄漏事故现场的机动性和覆盖范围广的优点，同时避免了搭载太多的检测仪器，同时还避免了无人机在危化品泄漏事故现场采集的数据传回地面的带宽限制问题。本发明实施方式提供一种无人机载信号反射镜、地面主动光谱远距离遥测分析的定量侦检方法，实现对危化品泄漏事故现场和开放空间快速定量侦检。
具体的，本发明实施方式主要是通过光谱遥测对目标危化品气团进行分析的。通过在无人机对光信号的反射，能够获取到目标危化品气团的光学信息，同时光信号的发射端和接收端可以设置于地面，以此避免机载的限制。同时光信号的发射端和接收端可以灵活设置，以此避免现场环境限制所带来的系统布设困难。
需要提醒的是，附图1中仅为示意图，其展现的场景并不构成对本发明实施方式的限制，在具体的场景中，光信号不一定需要两次穿越所述目标危化品气团，至少穿越一次就能实现对目标危化品气团的探测。还例如，光信号的发射端和接收端不一定采用图中的分离设置，可以采用将所述光信号的发射端和接收端设置于同一物理平台，操作者在一个地点进行操作，即所述光信号的发射端和接收端位于同一点位，所述光信号经所述无人机反射后原路返回至所述接收端，以此方便进行光信号的对准和调测。
在本发明提供的一种实施方式中，所述光谱遥测分析中的光信号由发射端经所述无人机反射后到达接收端，包括：S1，根据所述目标危化品气团的位置确定所述无人机的位置和设置于所述无人机上的反射装置的反射角度；S2，将所述光谱遥测分析中的光信号的发射端对准所述反射装置；S3，调节所述光信号的接收端，接收经所述反射装置反射的经过所述目标危化品气团的光信号；S4，对接收的光信号进行处理，获取所述目标危化品气团的成分和浓度。
在本发明提供的一种实施方式中，所述步骤S1中反射角度通过以下步骤计算：
当所述光信号的发射端和接收端位于同一点位时，所述反射角度由以下公式计算：
其中，H为所述无人机的悬停侦检点的对地高度，D为所述发射端或接收端与所述悬停侦检点的对地投影之间的距离。此处采用几何方式计算并调整反射角度，能够避免反射角度的大范围波动，减少对准和调测时间。
在本发明提供的一种实施方式中，所述反射角度是通过角度调节机构进行调节的。通过在所述反射装置与所述无人机增加角度调节机构，能够实现角度调节的准确性，优选的，该角度调节机构为遥控电动方式实现，能够远距离实现精准调节。其可以选用电动调节台等现有装置。
在本发明提供的一种实施方式中，所述步骤S2中将所述光谱遥测分析中的光信号的发射端对准所述反射装置，包括：通过设置于所述发射端的三角支架和瞄准器辅助对准所述反射装置，所述发射端设置于所述三角支架上，通过调节所述三角支架的角度实现对所述发射端的发射方向的调节。三角支架能够提升设备角度调整时的稳定性。所述发射端还设置有瞄准器，所述瞄准器用于辅助所述发射端对准所述无人机上的反射装置。光信号的对准是本发明能够实施的重点，通过在发射端设置三角支架和瞄准器，以便于操作者更加方便地进行光信号地对准。
在本发明提供的一种实施方式中，所述步骤S2中将所述光谱遥测分析中的光信号的发射端对准所述反射装置，包括：S21，与所述发射端同高度放置所述反射装置，所述反射装置的反射面与所述光信号传播方向垂直，调节所述瞄准器的靶心对准所述反射装置的反射面的中心点，完成校准；S22，待设置有所述反射装置的无人机在侦检点悬停后，通过调节所述三角支架的水平角度和\或俯仰角度，使所述瞄准器的靶心对准所述反射装置的反射面的中心点；S23，根据所述接收端所接收的光信号的强弱调节所述三角支架的水平角度和\或俯仰角度。以上公开了具体的光信号传输路径调节的具体步骤，通过上述的三个步骤，能够快速地完成光信号传播链路的调试。
在本发明提供的一种实施方式中，所述步骤S4包括：根据以下公式对取所述目标危化品气团的成分的浓度：
其中，v为所述发射端的光的波数，A(v)为吸光度，I为接收端的光强，I0为发射端的光强，ai(v)为第i种危化品物质指纹光谱吸收率，L为所述接收端或发射端与无人机悬停侦检点之间的距离，ci为第i种危化品物质浓度。本公式用于根据获取的参数计算需要的气团的浓度。其中气团的成分可以通过该光信号的其他参数获取，比如质谱分析，也可以根据泄漏点的危化品种类进行直接确定。
在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种危化品泄漏的无人机载侦检系统，包括光谱遥测分析仪，所述光谱遥测分析仪用于获取和处理目标危化品气团的光信号，所述系统还包括：安装有反射装置的无人机，所述无人机通过所述反射装置将发射的光信号反射至所述光谱遥测分析仪，同时所述光信号的传输路径上存在所述目标危化品气团。
在本发明提供的一种实施方式中，所述光信号的发射装置为量子级联快速调制激光器。由于量子级联激光器是集量子工程和先进的分子束外延技术于一体，与常规的半导体激光器在工作原理上不同，其特点优于普通激光器，因技术含量很高，其特点是工作波长与所用材料的带隙无直接关系，仅由耦合量子阱子带间距决定，从而可实现对波长的大范围剪裁。
图2是本发明一种实施方式提供的反射镜阵列中的角反射器示意图。在本发明提供的一种实施方式中，所述反射装置为多个角反射器所排成的反射镜阵列。角反射器的作用在于将入射光按原路径反射回去，其进一步，所述主动光谱遥测信号反射镜如图2所示，由三面大小一致的正方形平面镀膜反射镜1、2、3相互垂直方式组成，其中，正方形平面镀膜反射镜1与2沿图中虚线垂直连接，正方形平面镀膜反射镜3同时与1和2沿图中虚线垂直连接，以实现主动发射信号108入射后沿反方向平行射出，优选地，所述正方形平面镀膜反射镜大小不超过10cm。
在本发明提供的一种实施方式中，所述反射镜阵列所包含的角反射器为至少两排，每排至少两个。所述信号反射镜阵列103由多个主动光谱遥测信号反射镜组成，根据反光镜镜面都朝同一个方向平行固定，其个数根据无人机平台101载重、高精度悬停操控性能决定，但不是越多越好，优选地，一种主动光谱遥测信号反射镜阵列组成方式为第一排4个、第二排5个、第三排4个。
在本发明提供的一种实施方式中，所述反射装置通过角度调节机构与所述无人机相连；所述角度调节机构用于调节所述反射装置的反射角度。通过角度调节机构对反射角度进行调节，避免了对无人机飞行姿态的干扰，能够提升反射角度调节中的稳定性和精确性。其可以选用电动调节台等现有装置。
在本发明提供的一种实施方式中，所述光谱遥测分析仪设置于三角支架上，所述三角支架用于调节所述光谱遥测分析仪的接收角度。
在本发明提供的一种实施方式中，所述光信号的发射装置也设置于所述三角支架上，所述反射装置的光信号发射方向与所述光谱遥测分析仪的接收角度平行。在本发明提供的一种实施方式中，所述系统还包括瞄准器，所述瞄准器用于辅助对准所述反射装置。光信号的对准是本发明能够实施的重点，通过在发射端设置三角支架和瞄准器，以便于操作者更加方便地进行光信号地对准。三角支架能够提升设备角度调整时的稳定性。进一步的，所述瞄准器设置于所述三角支架上。
在本发明提供的一种实施方式中，所述系统还包括数据处理器，所述数据处理器用于根据所述光谱遥测分析仪的测量结果，计算所述目标危化品气团的成分的浓度。此处的数据处理器具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统等。此处装置可以选用例如为单片机、芯片或处理器等常用硬件，更常用的情况下，就是智能终端或者PC的处理器。在此处，该装置可以是PC或服务器。
在本发明提供的一种实施方式中，所述计算所述目标危化品气团的成分的浓度，包括：
根据以下公式对取所述目标危化品气团的成分和浓度：
其中，v为所述发射端的光的波数，A(v)为吸光度，I为接收端的光强，I0为发射端的光强，ai(v)为第i种危化品物质指纹光谱吸收率，L为所述接收端或发射端与无人机悬停侦检点之间的距离，ci为第i种危化品物质浓度。
在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的危化品泄漏的无人机载侦检方法。
图3是本发明一种实施方式提供的危化品泄漏的无人机载侦检系统的结构示意图，以下通过附图3对本发明实施方式进行完整说明：
如图3所示，危化品泄漏的无人机载侦检系统包括：无人机平台101(即前述的无人机)、角度调节机构102、信号反射镜阵列103(即前述的反射装置)、地面主动光谱遥测分析仪104(即前述的光谱遥测分析仪和接收端)、主动发射光108、反射吸收光107、瞄准器105、三角支架109组成：
所述无人机平台101与角度调节结构102连接，在侦检时无人机平台101提供高精度悬停，为信号反射镜阵列103提供空中支点，同时实现空中快速机动，方便开展多点定量侦检；
所述角度调节机构102一端与无人机平台101连接，另一端挂载信号反射镜阵列103，通过角度调节，实现有效的对地遥测对准角度；
所述信号反射镜阵列103由多个主动光谱遥测信号反射镜组成，根据反光镜镜面都朝同一个方向平行固定，其个数根据无人机平台101载重、高精度悬停操控性能决定，但不是越多越好，优选地，一种主动光谱遥测信号反射镜阵列组成方式为第一排4个、第二排5个、第三排4个；
所述地面主动光谱遥测分析仪104采用可调谐量子级联光源，可连续输出中长红外波段激光，形成主动发射光108，经过信号反射镜阵列103反射后，经过被测危化品气团吸收形成反射吸收光107，由主动光谱遥测分析仪104接收，从而达到秒级快速定量分析；
进一步，所述主动光谱遥测信号反射镜如图2所示，由三面大小一致的正方形平面镀膜反射镜1、2、3相互垂直方式组成，其中，正方形平面镀膜反射镜1与2沿图中虚线垂直连接，正方形平面镀膜反射镜3同时与1和2沿图中虚线垂直连接，以实现主动发射信号108入射后沿反方向平行射出，优选地，所述正方形平面镀膜反射镜大小不超过10cm。
所述瞄准器105与主动光谱遥测分析仪104固定于一体，其光路与主动发射光108平行；所述三角支架109是主动光谱遥测分析仪104安装固定平台，可进行水平、俯仰角度高精度调节；106为需要快速定量分析的危化品气团。
图4是本发明一种实施方式提供的危化品泄漏的无人机载侦检系统的实施流程示意图，具体的操作实施方式如图4所示，包括：
步骤1：根据危化品泄漏事故现场勘查情况，确定事故现场定量侦检区域，测量无人机空中悬停侦检点高度信息，距离地面主动光谱遥测仪的距离信息，计算角度调节机构102沿铅直方向的角度，据此调节角度调节机构102沿铅直方向的位置，进一步将信号反射镜阵列103固定安装在角度调节机构上，所述角度调节机构102沿铅直方向的角度θ由公式(1)计算：
上式中，H为无人机悬停侦检点的对地高度，D为地面主动光谱遥测分析仪104与无人机悬停侦检点的垂直投影之间的距离；
步骤2：启动地面主动光谱遥测分析仪104，发射主动发射光108，控制无人机飞抵侦检点并悬停，在地面遥测位置利用瞄准器105对准信号反射镜阵列103。在无人机起飞前，完成瞄准器地面对准，所述瞄准器地面对准包括校准、粗调和细调三步，所述校准是指在地面1000米以外同高度放置信号反射镜阵列103，反光镜阵列103平面与主动发射光108垂直，此时调节瞄准器靶心对准反光镜阵列103平面的中心点，完成地面校准，之后操控无人机携带反光镜阵列103飞抵侦检点，并且控制无人机高精度悬停，优选地，无人机呈水平姿态悬停，信号反光镜阵列103平面与主动发射光108近似垂直，此时，通过调节三角支架109水平、俯仰调节结构进行粗调，使得瞄准器靶心对准信号反射镜阵列103的中心，观察主动光谱遥测分析仪104接收信号强弱，信号出现后通过慢速调节三角支架109水平、俯仰调节结构细调，首先操控水平慢速移动，经历至少一个信号由弱到强、由强到弱的过程，然后回到信号最强处，然后操控俯仰慢速移动，同样经历至少一个信号由弱到强、由强到弱的过程，然后回到信号最强处，以获得最强接收信号；
步骤3：信号对准后，主动发射光108将透过泄漏危化品气团106抵达信号反射镜阵列103后沿平行反方向返回，再次透过泄漏危化品气团106后形成反射吸收光107，由主动光谱遥测分析仪104连续接收采集反射吸收光107的光强信号，此时，通过量子级联快速调制激光器发射宽光谱信号，实现对危化品气团106全光谱吸收信号的快速采集，优选地，量子级联激光器调制速度不低于25cm-1/ms，替代机械式光信号干涉调节方式，极大提升主动发射光108调制速度，从而实现快速采集反射吸收光107光强信号；
步骤4：根据接收采集反射吸收光107光谱信息，开展秒级快速定量分析，及时提供定量侦检结果，根据朗伯比尔定律，光强的减少与介质厚度和辐射强度成正比，对于地面主动光谱遥测分析仪104与无人机侦检点之间被测危化品气团106的吸收光谱与浓度的关系可由(2)表示：
上式中，v为主动发射光108的波数，A(v)为吸光度，I为反射吸收光107光强，I0为主动发射光108光强，ai(v)为第i种危化品物质指纹光谱吸收率，L为地面主动光谱遥测分析仪与无人机侦检点之间的距离，ci为第i种危化品物质浓度。根据公式(2)计算危化品气团106中每种物质的浓度，及时提供定量侦检结果，完成一次快速定量侦检过程。
综上所述，本发明的机载信号反射镜阵列、地面主动光谱远距离遥测分析的定量侦检方法，定量分析快(秒级)、机动灵活，可对危化品泄漏事故现场开放空域空间快速侦检，及时提供泄漏物质浓度关键数据，对科学防范次生事故发生和指导事故应急救援具有重要的意义。
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。
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 (21)
1.一种危化品泄漏的无人机载侦检方法，所述方法通过光谱遥测分析目标危化品气团，其特征在于，所述光谱遥测分析中的光信号由发射端经所述无人机反射后到达接收端，同时所述目标危化品气团位于所述光信号的传输路径上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光信号的发射端和接收端位于同一点位，所述光信号经所述无人机反射后原路返回至所述接收端。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光谱遥测分析中的光信号由发射端经所述无人机反射后到达接收端，包括：
S1，根据所述目标危化品气团的位置确定所述无人机的位置和设置于所述无人机上的反射装置的反射角度；
S2，将所述光谱遥测分析中的光信号的发射端对准所述反射装置；
S3，调节所述光信号的接收端，接收经所述反射装置反射的经过所述目标危化品气团的光信号；
S4，对接收的光信号进行处理，获取所述目标危化品气团的成分和浓度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述反射角度通过以下步骤计算：
当所述光信号的发射端和接收端位于同一点位时，所述反射角度由以下公式计算：
其中，H为所述无人机的悬停侦检点的对地高度，D为所述发射端或接收端与所述悬停侦检点的对地投影之间的距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反射角度是通过角度调节机构进行调节的。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发射端设置于三角支架上，通过调节所述三角支架的角度实现对所述发射端的发射方向的调节。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发射端还设置有瞄准器，所述瞄准器用于辅助所述发射端对准所述无人机上的反射装置，所述反射装置用于反射所述发射端的光信号至所述接收端。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中将所述光谱遥测分析中的光信号的发射端对准所述反射装置，包括：
S21，与所述发射端同高度放置所述反射装置，所述反射装置的反射面与所述光信号传播方向垂直，调节所述瞄准器的靶心对准所述反射装置的反射面的中心点，完成校准；
S22，待设置有所述反射装置的无人机在侦检点悬停后，通过调节所述三角支架的水平角度和\或俯仰角度，使所述瞄准器的靶心对准所述反射装置的反射面的中心点；
S23，根据所述接收端所接收的光信号的强弱调节所述三角支架的水平角度和\或俯仰角度。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S4对接收的光信号进行处理，获取所述目标危化品气团的成分和浓度，包括：
根据以下公式获取所述目标危化品气团的成分和浓度：
其中，v为所述发射端的发射光的波数，A(v)为吸光度，I为所述接收端的入射光的光强，I0为所述发射端的发射光的光强，ai(v)为第i种危化品物质的指纹光谱吸收率，L为所述接收端或发射端与所述悬停侦检点之间的距离，ci为第i种危化品物质的浓度。
10.一种危化品泄漏的无人机载侦检系统，包括光谱遥测分析仪，所述光谱遥测分析仪用于获取和处理目标危化品气团的光信号，其特征在于，所述系统还包括：安装有反射装置的无人机，所述无人机通过所述反射装置将发射的光信号反射至所述光谱遥测分析仪，同时所述光信号的传输路径上存在所述目标危化品气团。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述光信号的发射装置为量子级联快速调制激光器。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述反射装置为多个角反射器所排成的反射镜阵列。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述反射镜阵列所包含的角反射器为至少两排，每排至少两个。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，在所述无人机与所述反射装置之间设置有角度调节机构，所述角度调节机构用于调节所述反射装置的光信号反射角度。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述光谱遥测分析仪设置于三角支架上，通过调节所述三角支架的角度实现对所述发射端的发射方向的调节。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述光信号的发射装置设置于所述三角支架上，所述发射装置的光信号发射方向与所述光谱遥测分析仪的光信号接收方向平行。
17.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括瞄准器，所述瞄准器用于辅助所述发射端对准所述无人机上的反射装置。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述瞄准器设置于所述三角支架上。
19.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数据处理器，所述数据处理器用于根据所述光谱遥测分析仪的测量结果，计算所述目标危化品气团的成分和浓度。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述计算所述目标危化品气团的成分的浓度，包括：
根据以下公式获取所述目标危化品气团的成分和浓度：
其中，v为所述发射端的发射光的波数，A(v)为吸光度，I为接收端的入射光的光强，I0为所述发射端的发射光的光强，ai(v)为第i种危化品物质的指纹光谱吸收率，L为所述接收端或发射端与所述无人机的悬停侦检点之间的距离，ci为第i种危化品物质的浓度。
21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至9中任一项权利要求所述的危化品泄漏的无人机载侦检方法。
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