地下煤层自燃遥感探测,大致经历了热红外遥感探测、基于GIS的遥感探测和现在的多平台、多传感器综合探测等三个主要阶段。
(一)国外遥感探测研究现状
1963年5月,HRB-Singer公司在美国宾夕法尼亚州的斯克兰顿用热感相机RECONOFAX红外侦察系统,进行探测和定位煤矸石煤火的可行性试验,这是科技人员首次利用热红外遥感技术研究和探测煤火。
20世纪80年代以来,由于煤层自燃引起的环境破坏问题突出,美国开始应用陆地卫星数据调查研究煤层自燃与煤矿环境;进入90年代,印度开始了应用遥感技术调查煤层自燃,帮助解决煤矿灭火和安全生产等问题。同时针对煤火的时空变化特点,相关研究人员(Anderson,1980;Chandra,1983;Mukherjee,1991;Mansor,1994;Saraf&Prakash,1995;Genderen,1996;Prakash,1997,1999,2001)对地面亚像元温度信息提取、地表参数和热通量问题、地表温度异常与地面发射率的影响、煤自燃倾向性估计、卫星遥感地表热通量计算模型和点源燃烧体正演模型、地表高温异常局部双窗滑动方法、热红外遥感数据估计埋藏的热源深度等问题进行了研究,促进了煤火遥感信息的提取研究。
随着高分辨率遥感卫星的相继发射升空,能提供用于煤火探测的遥感数据也越来越多,其推动当今这个领域的研究迅速进入到一个多平台、多传感器综合探测阶段。
(二)国内遥感探测研究现状
我国遥感技术应用于煤火调查具有代表性的工作主要体现在以下三个阶段:
(1)1987年,原地质矿产部遥感中心在宁夏汝箕沟矿区开展的航空遥感调查煤层自燃工作,较系统地研究了煤层自燃机理,提出了灭火方法。
(2)20世纪80年代后期,煤炭地质总局航测遥感局(1988,1989)、北京市遥感公司(1999)等有关单位相继利用卫星遥感、航空热红外遥感及地面红外测温等手段开展了中国北方地区煤火调查和火区环境灾害动态监测工作,初步圈出了我国在北纬35°以北地区正在燃烧的火区56个,主要分布在新疆、宁夏、内蒙古、甘肃、青海、陕西、山西等7省区。以GIS为工具,集成煤火探测、环境影响评估、防灭火工程中所需要的专用工具,初步开发出适用于煤田火区监测与治理的信息管理与分析支持系统。
(3)随着高空间、高光谱遥感新型传感器(如SPOT、IRS、ASTER、IKONOS、QuickBird、AVIRIS、HyMap、Hyperion等)以及各种方法技术的不断发展,煤火遥感探测进入一个新的发展阶段。主要针对煤田环境和矿山安全生产两种需求,在深入开展地下煤层自燃机理、煤田火区地质环境、空间分布规律、治理方法、防灭火工程与材料等研究基础上,初步建立了动态监测物理模型和基于卫星、航空和地面遥感、地面地质、地球物理和地球化学测量方法同步探测方法体系。
(三)遥感探测存在的主要问题
目前,国内利用遥感技术开展煤火灾害调查和相关的应用研究,已积累了许多先进的技术方法与重要成果,为地下煤层自燃的探测和治理提供了重要依据和技术手段。但以往的煤火遥感工作仍然存在一些问题:①由于受卫星遥感空间和光谱分辨率的限制,还无法提取地面燃烧裂隙、燃烧系统等信息;②没有充分应用不同尺度遥感影像的空间和光谱信息,对煤层自燃的发生、发展和熄灭过程中的遥感主要监测指标及地质环境意义进行系统性研究;③对于较大规模的煤火调查,已经形成了航空、航天、地面遥感相结合的探测方法,但尚无形成基于高分辨率遥感与高精度航空地球物理探测方法相结合的探测方法。
浅议遥感技术在环境污染监测中的应用论文
1概述
随着我国经济的高速发展,环境污染和生态破坏日益严重,突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一,正在发挥不可替代的作用。但是,由于我国面积辽阔,地面环境监测网点分散,仅依靠现有的监测台站和传统监测技术方法不能满足连续、动态、宏观、快速监测环境污染的要求,也满足不了及时、准确地做出环境质量报告和污染预报的要求。因此,日益恶化的环境迫切需要实时、快速、宏观、准确的监测技术,以便更加全面准确地反映环境污染对生态系统和人体健康的影响。近年来国内外大量实践表明,遥感技术是获取环境信息的强有力手段,是实现这一目的的极其有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况,正确评价环境质量,寻求改善生态环境的途径和措施,具有重要的意义。
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势,还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态,因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等环境问题。它不仅可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的环境变化和环境污染,具有其它常规方法不可替代的优越性;也可实时、快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,并及时制定处理措施,减少污染造成的损失。因此,发展我国的环境污染遥感监测技术,建立重大环境事故的预报、预警和应急响应系统,对保护我国环境及发展经济都具有重要作用,能产生巨大的社会、经济和环境效益。
2环境污染遥感监测技术
遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性,远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术。根据所利用的波段,遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术,热红外遥感技术,微波遥感技术三种类型。当前,遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理、和军事侦察等诸多领域,从室内的工业测量到大范围的陆地、海洋、大气信息的采集以至全球范围的环境变化的监测。
遥感技术在环境污染监测中的应用发展很快,现在已可测出水体的叶绿素含量、泥沙含量、水温、水色;可测定大气气温、湿度、CO、NOx、CO2、O3、ClOx、CH4等主要污染物的浓度分布;可测定固体废弃物的堆放量、分布及其影响范围等,还可对环境污染事故进行遥感跟踪调查,预报事故发生点、污染面积、扩散程度及方向,估算污染造成的损失并提出相应的对策。近几年来,随着全球环境问题日益突出,具有全球覆盖、快速、多光谱、大信息量的遥感技术已成为全球环境变化监测中一种主要的技术手段。国际上相继提出了一系列的全球环境遥感监测计划,其中主要有美国宇航局(NASA)的对地观测计划(EOS)、欧空局的对地观测计划和日本的对地观测计划等。这些计划将极大地推动环境遥感技术的实用化和遥感技术的发展。
3遥感在环境监测中的应用
水环境污染遥感监测
对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的。总的看来,清洁水体反射率比较低,水体对光有较强的吸收性能,而较强的分子散射性仅存在于光谱区较短的谱段上。故在一般遥感影像上,水体表现为暗色色调,在红外谱段上尤其明显。为了进行水质监测,可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。
遥感监测视野开阔,对大面积范围里发生的水体扩散过程容易通览全貌,观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点。从而查明污染物的来龙去脉,为科学地布设地面水样监测提供依据。在江河湖海各种水体中,污染物种类繁多。为了便于遥感方法研究各种水污染,习惯上将其分为泥沙污染、石油污染、废水污染、热污染和水体富营养化等几种类型。
大气污染遥感监测
大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。大气遥感器除了测量气温、水蒸汽、大气中的微量成分气体、气溶胶等的三维分布以外,还用来进行风的测量及地球辐射收支的测量等。
影响大气环境质量的主要因素是气溶胶含量和各种有害气体。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱,所以,实际上是通过测量大气的散射、吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来的。通过对穿过大气层的太阳(月亮、星星)的直射光,来自大气和云的散射光,来自地表的反射光,以及来自大气和地表的热辐射进行吸收光谱分析或发射光谱分析,从而测量它们的光谱特性来求出大气气体分子的密度。测量中所利用的电磁波的光谱范围很宽,从紫外、可见、红外等光学领域一直扩展到微波、毫米波等无线电波的领域。大气遥感器分为主动式和被动式,主动方式中有代表性的遥感器是激光雷达,被动式遥感器有微波辐射计、热红外扫描仪等。
4国内发展现状
我国环境污染遥感监测技术发展和应用的主要问题有:①环境污染遥感监测系统和技术方法基本上处于起步阶段。虽然我国的遥感理论、技术和应用发展很快,但与国外相比差距甚大,在环境污染监测中的应用基本还没有开展起来,目前在全国范围内基本上没有建立起环境遥感的监测体系与系统。②对于环境监测而言,传感器的技术性能要求较高,不仅要求传感器能提供高分辨率的探测,而且要求具有全天候、全天时、大范围、多谱段和灵敏度高的特点,这样才能满足环境污染动态、实时、多样的监测需求。当前所用的高分辨率传感器基本上依靠进口,在地面和飞机上测量化学成分的遥感技术还处于实验室的摸索阶段,而在环境污染监测中的应用基本空白。③遥感信息源缺乏。目前我国尚未发射自己的环境污染监测遥感卫星,遥感信息源主要来自于国外的相关卫星资料。同时国际上用于环境监测的遥感商业卫星寥寥无几,从而客观上制约了我国环境遥感监测技术和应用水平的发展。④新型遥感技术在环境污染监测上应用的理论和方法有待探索和发展,缺少环境污染遥感监测体系与系统。
5结论与展望
目前,遥感技术正从单一遥感资料的分析,向多时相、多数据源(包括非遥感资料数据)的信息复合与综合分析过渡;从资源环境静态分布研究,向动态过程监测过渡;从动态监测,向预测、预报过渡;从定性调查、系列制图,向计算机辅助的.数字处理、定量自动制图过渡;从对各种事物的表面性的描述,向内在规律分析、定量化分析过渡。就环境污染遥感监测技术而言,有待于在以下几方面加强研究:
(1)利用环境污染遥感监测技术,建立突发性环境污染事故的实时监测和预警系统。通过集成多种遥感传感器,并结合地面环境监测网站的监测数据,进行多环境参数的自动监测,并实时监测各种指标的时空变化趋势,以便在某些指标刚刚接近警戒线时预报可能出现的危机,确定环境污染事故所在的空间位置,并提供其空间影响范围的模拟和模型方法,为突发性事故管理决策提供信息,实现连续、自动监测和总量控制。如利用环境污染遥感监测技术,通过建立城市大气环境质量预测预报系统,可以对城市大气环境质量状况进行预报,并对可能发生的大气污染事件提出预警。
(2)高性能传感器的研制。重点发展能够选择监测某种或某类优先污染物(如氯苯和硝基苯等)浓度的遥感器。
(3)研制环境污染物的定量遥感监测技术。如利用水面反射光谱测量与水质参数进行回归分析,建立某一谱段上光谱反射率与某些水质参数的函数关系式。一般来说,水质参数中的透明度、固体悬浮物浓度、叶绿素含量和水面混浊度与光谱反射率或卫星影像的密度值之间往往存在比较明显的对应关系。
(4)将环境污染遥感监测技术与GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、ES(专家系统)技术集成。利用环境污染遥感监测集成系统,可以大大提高环境监测的科学性、合理性及智能化程度,从而大大扩展环境监测的应用范围。集成技术应用于环境污染遥感监测中的优越性具体体现如下:遥感监测技术为集成系统提供正确、迅速、宏观的环境污染监测数据,GIS可利用其强大的空间信息管理功能,建立各类有毒、有害、易燃、易爆物质的理化特性数据库,有关自然、经济、社会、生态环境数据库和图形库及模型库,同时可结合地面监测数据,经由GPS提供的精确位置信息,在ES技术支持下对监测数据进行有效的管理、分析和计算并将综合数据以直观、形象的图形化方式输出或显示出来,从而使环境管理者迅速了解和掌握各类突发事故的多发地带、发生频率、潜在事故发生源的时空分布、事故发生后污染物的影响范围及时空变化,更好地实现事故的预防、应急处置和灾后恢复。
当前,我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划,同时充分利用国际上资源环境卫星系统,开展广泛的国际合作和交流,大力发展我国的环境污染遥感监测技术,并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法,采用遥感技术与地面监测相结合的方法,建立我国的环境污染遥感监测系统。
一,我国遥感(测绘)卫星以及地面站建设总体情况1999年10月14日,中国与巴西合作研制的地球资源卫星“资源一号”在我国太原卫星发射中心成功发射,这是我国第一颗自主的陆地资源遥感卫星。随后,我国遥感卫星进入快速发展阶段。2012年,我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星“资源三号”成功发射。2013年,高分一号卫星升空,我国开始拥有自主高分遥感卫星。2014年,高分二号成功发射,我国拥有了自主研制的首颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星,我国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。2016年,高分三号卫星发射成功,是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)成像卫星。目前,中国卫星发射中心共有5个[1],分别是:中国创建最早、规模最大的卫星发射中心,也是中国唯一的载人航天发射场酒泉卫星发射中心;主要承担地球同步轨道卫星的发射任务,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务的西昌卫星发射中心;担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务的太原卫星发射中心;主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务的文昌卫星发射中心,以及具备全射向能力,海上发射能力的我国海上发射卫星母港中国东方航天港。1、近期卫星发射情况据忧思科学家联盟(UCS)统计数据[2],截至2018年11月,我国运营或所有在轨活跃卫星280颗,其中遥感卫星134颗,占比,高于全球在轨卫星中遥感卫星所占的比重。2019年底至今,高分系列卫星方面,国家成功发射了高分十号,高分七号,高分十二号,高分九号02星、03星,高分多模卫星,资源三号03星,高分十三号、高分十四号等卫星。商业卫星方面,中国第一颗商用遥感卫星“吉林一号”卫星组网运行,具有高分辨、超大幅宽、高速存储、高速数传等特点,为农业、林业、资源、环境等行业用户提供更加丰富的遥感数据和产品服务。
一,我国遥感(测绘)卫星以及地面站建设总体情况1999年10月14日,中国与巴西合作研制的地球资源卫星“资源一号”在我国太原卫星发射中心成功发射,这是我国第一颗自主的陆地资源遥感卫星。随后,我国遥感卫星进入快速发展阶段。2012年,我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星“资源三号”成功发射。2013年,高分一号卫星升空,我国开始拥有自主高分遥感卫星。2014年,高分二号成功发射,我国拥有了自主研制的首颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星,我国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。2016年,高分三号卫星发射成功,是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)成像卫星。目前,中国卫星发射中心共有5个[1],分别是:中国创建最早、规模最大的卫星发射中心,也是中国唯一的载人航天发射场酒泉卫星发射中心;主要承担地球同步轨道卫星的发射任务,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务的西昌卫星发射中心;担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务的太原卫星发射中心;主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务的文昌卫星发射中心,以及具备全射向能力,海上发射能力的我国海上发射卫星母港中国东方航天港。1、近期卫星发射情况据忧思科学家联盟(UCS)统计数据[2],截至2018年11月,我国运营或所有在轨活跃卫星280颗,其中遥感卫星134颗,占比,高于全球在轨卫星中遥感卫星所占的比重。2019年底至今,高分系列卫星方面,国家成功发射了高分十号,高分七号,高分十二号,高分九号02星、03星,高分多模卫星,资源三号03星,高分十三号、高分十四号等卫星。商业卫星方面,中国第一颗商用遥感卫星“吉林一号”卫星组网运行,具有高分辨、超大幅宽、高速存储、高速数传等特点,为农业、林业、资源、环境等行业用户提供更加丰富的遥感数据和产品服务。
1 信息获取技术的发展信息获取技术的发展十分迅速,主要表现在以下几个方面:(1)各种类型遥感平台和传感器的出现现已发展起来的遥感平台有地球同步轨道卫星(3500km)和太阳同步卫星(600~1000km)。传感器有框幅式光学仪器,缝隙,全景相机,光机扫描仪,光电扫描仪,CCD线阵,面阵扫描仪,微波散射计,雷达测高仪,激光扫描仪和合成孔径雷达等。它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段,而且有些遥感平台还可以多角度成像,如三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像;EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。(2)空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率不断提高仅从陆地卫星系列来看,20世纪70年代初美国发射的陆地卫星有4个波段(MSS),其平均光谱分辨率为150nm,空间分辨率为80米,重复覆盖周期为16-18天;80年代的TM增加到7个波段,在可见光到近红外范围的平均光谱分辨率为137nm,空间分辨率增加到30米;2000年后,出现增强型TM(ETM),其全色波段空间分辨率可达15米。法国SPOT4卫星多光谱波段的平均光谱分辨率为87nm,空间分辨率为20米,重复周期为26天;SPOT5空间分辨率最高可达米,重复覆盖周期提高到1-5天。1999年发射的中巴资源卫星(CBERS)是我国第一颗资源卫星,最高空间分辨率达米,重复覆盖周期为26天。1999年发射的美国IKONOS-2卫星可获得4个波段4米空间分辨率的多光谱数据和1个波段1米空间分辨率的全色数据。IKONOS发射稍后,又出现了空间分辨率更高的OrbView-3(轨道观察3号)和Quickbird(快鸟),其最高空间分辨率分别达1米和米。(3)高光谱遥感技术的兴起20世纪80年代遥感技术的最大成就之一是高光谱遥感技术的兴起[1]。第一代航空成像光谱仪以AIS—1和AIS—2为代表,光谱分辨率分别为和;1987年,第二代高光谱成像仪问世,即美国宇航局(NASA)研制的航空可见光/红外成像光谱仪(AVIRIS),其光谱分辨率为10nm;EOSAM—1(Terra)卫星上的MODIS具有36个波段。如今的卫星高光谱分辨率可达到10nm,波段几百个,如在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星上的Hyperion传感器,具有220个波段,光谱分辨率为10nm。我国“九五”研制的航空成像光谱仪为128个波段。1.2 信息处理技术的发展遥感信息处理技术最早为光学图像处理,后来发展成为遥感数字图像处理。1963年,加拿大测量学家博士提出把常规地图变成数学形式的设想,可以看成是数字图像的启蒙;到1972年随美国陆地卫星的发射,遥感数字图像处理技术才真正地发展起来。随着遥感信息获取技术、计算机技术、数学基础科学等的发展,遥感图像处理技术也获得了长足的进展。主要表现在图像的校正与恢复,图像增强,图像分类,数据的复合与GIS的综合,高光谱图像分析,生物物理建模,图像传输与压缩等方面。其中图像的校正与恢复的方法已经比较成熟。图像增强方面目前已发展了一些软件化的实用处理方法,包括辐射增强,空间域增强,频率域增强,彩色增强,多光谱增强等。图像分类,是遥感图像处理定量化和智能化发展的主要方面,目前比较成熟的是基于光谱统计分析的分类方法,如监督分类和非监督分类。为了提高基于光谱统计分析的分类精度和准确性,出现了一些光谱特征分类的辅助处理技术,如上下文分析方法,基于地形信息的计算机分类处理,辅以纹理特征的光谱特征分类法等。近几年出现了一些遥感图像计算机分类的新方法,如神经网络分类器,基于小波分析的遥感图像分类法,基于分形技术的遥感图像分类,模糊聚类法,树分类器,专家系统方法等[2]。在高光谱遥感信息处理方面,也发展了许多处理方法,如光谱微分技术,光谱匹配技术,混合光谱分解技术,光谱分类技术,光谱维特征提取方法等。这些方法均已在高光谱图像处理中得到应用。1.3 遥感技术应用现状 总体上说,遥感技术的应用已经相当广泛,应用深度也不断加强。目前,在地学科学、农业、林业、城市规划、土地利用、环境监测、考古、野生动物保护、环境评价、牧场管理等各个领域均有不同程度的应用,遥感技术也已成为实现数字地球战略思想的关键技术之一。地球科学中的矿产勘查,地质填图等是较早应用遥感技术的领域,随着遥感技术的发展,其应用潜力还可以不断地挖掘;在精细农业、环境评价、数字城市等新领域,遥感技术的应用潜力巨大。此外,GIS技术,虚拟现实技术、GPS技术、数据库技术等的快速发展也无疑为遥感技术的更广、更深的应用提供了技术支持。总之,卫星遥感技术的迅速发展,把人类带入了立体化、多层次、多角度、全方位和全天候地对地观测的新时代。
浅议遥感技术在环境污染监测中的应用论文
1概述
随着我国经济的高速发展,环境污染和生态破坏日益严重,突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一,正在发挥不可替代的作用。但是,由于我国面积辽阔,地面环境监测网点分散,仅依靠现有的监测台站和传统监测技术方法不能满足连续、动态、宏观、快速监测环境污染的要求,也满足不了及时、准确地做出环境质量报告和污染预报的要求。因此,日益恶化的环境迫切需要实时、快速、宏观、准确的监测技术,以便更加全面准确地反映环境污染对生态系统和人体健康的影响。近年来国内外大量实践表明,遥感技术是获取环境信息的强有力手段,是实现这一目的的极其有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况,正确评价环境质量,寻求改善生态环境的途径和措施,具有重要的意义。
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势,还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态,因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等环境问题。它不仅可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的环境变化和环境污染,具有其它常规方法不可替代的优越性;也可实时、快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,并及时制定处理措施,减少污染造成的损失。因此,发展我国的环境污染遥感监测技术,建立重大环境事故的预报、预警和应急响应系统,对保护我国环境及发展经济都具有重要作用,能产生巨大的社会、经济和环境效益。
2环境污染遥感监测技术
遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性,远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术。根据所利用的波段,遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术,热红外遥感技术,微波遥感技术三种类型。当前,遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理、和军事侦察等诸多领域,从室内的工业测量到大范围的陆地、海洋、大气信息的采集以至全球范围的环境变化的监测。
遥感技术在环境污染监测中的应用发展很快,现在已可测出水体的叶绿素含量、泥沙含量、水温、水色;可测定大气气温、湿度、CO、NOx、CO2、O3、ClOx、CH4等主要污染物的浓度分布;可测定固体废弃物的堆放量、分布及其影响范围等,还可对环境污染事故进行遥感跟踪调查,预报事故发生点、污染面积、扩散程度及方向,估算污染造成的损失并提出相应的对策。近几年来,随着全球环境问题日益突出,具有全球覆盖、快速、多光谱、大信息量的遥感技术已成为全球环境变化监测中一种主要的技术手段。国际上相继提出了一系列的全球环境遥感监测计划,其中主要有美国宇航局(NASA)的对地观测计划(EOS)、欧空局的对地观测计划和日本的对地观测计划等。这些计划将极大地推动环境遥感技术的实用化和遥感技术的发展。
3遥感在环境监测中的应用
水环境污染遥感监测
对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的。总的看来,清洁水体反射率比较低,水体对光有较强的吸收性能,而较强的分子散射性仅存在于光谱区较短的谱段上。故在一般遥感影像上,水体表现为暗色色调,在红外谱段上尤其明显。为了进行水质监测,可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。
遥感监测视野开阔,对大面积范围里发生的水体扩散过程容易通览全貌,观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点。从而查明污染物的来龙去脉,为科学地布设地面水样监测提供依据。在江河湖海各种水体中,污染物种类繁多。为了便于遥感方法研究各种水污染,习惯上将其分为泥沙污染、石油污染、废水污染、热污染和水体富营养化等几种类型。
大气污染遥感监测
大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。大气遥感器除了测量气温、水蒸汽、大气中的微量成分气体、气溶胶等的三维分布以外,还用来进行风的测量及地球辐射收支的测量等。
影响大气环境质量的主要因素是气溶胶含量和各种有害气体。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱,所以,实际上是通过测量大气的散射、吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来的。通过对穿过大气层的太阳(月亮、星星)的直射光,来自大气和云的散射光,来自地表的反射光,以及来自大气和地表的热辐射进行吸收光谱分析或发射光谱分析,从而测量它们的光谱特性来求出大气气体分子的密度。测量中所利用的电磁波的光谱范围很宽,从紫外、可见、红外等光学领域一直扩展到微波、毫米波等无线电波的领域。大气遥感器分为主动式和被动式,主动方式中有代表性的遥感器是激光雷达,被动式遥感器有微波辐射计、热红外扫描仪等。
4国内发展现状
我国环境污染遥感监测技术发展和应用的主要问题有:①环境污染遥感监测系统和技术方法基本上处于起步阶段。虽然我国的遥感理论、技术和应用发展很快,但与国外相比差距甚大,在环境污染监测中的应用基本还没有开展起来,目前在全国范围内基本上没有建立起环境遥感的监测体系与系统。②对于环境监测而言,传感器的技术性能要求较高,不仅要求传感器能提供高分辨率的探测,而且要求具有全天候、全天时、大范围、多谱段和灵敏度高的特点,这样才能满足环境污染动态、实时、多样的监测需求。当前所用的高分辨率传感器基本上依靠进口,在地面和飞机上测量化学成分的遥感技术还处于实验室的摸索阶段,而在环境污染监测中的应用基本空白。③遥感信息源缺乏。目前我国尚未发射自己的环境污染监测遥感卫星,遥感信息源主要来自于国外的相关卫星资料。同时国际上用于环境监测的遥感商业卫星寥寥无几,从而客观上制约了我国环境遥感监测技术和应用水平的发展。④新型遥感技术在环境污染监测上应用的理论和方法有待探索和发展,缺少环境污染遥感监测体系与系统。
5结论与展望
目前,遥感技术正从单一遥感资料的分析,向多时相、多数据源(包括非遥感资料数据)的信息复合与综合分析过渡;从资源环境静态分布研究,向动态过程监测过渡;从动态监测,向预测、预报过渡;从定性调查、系列制图,向计算机辅助的.数字处理、定量自动制图过渡;从对各种事物的表面性的描述,向内在规律分析、定量化分析过渡。就环境污染遥感监测技术而言,有待于在以下几方面加强研究:
(1)利用环境污染遥感监测技术,建立突发性环境污染事故的实时监测和预警系统。通过集成多种遥感传感器,并结合地面环境监测网站的监测数据,进行多环境参数的自动监测,并实时监测各种指标的时空变化趋势,以便在某些指标刚刚接近警戒线时预报可能出现的危机,确定环境污染事故所在的空间位置,并提供其空间影响范围的模拟和模型方法,为突发性事故管理决策提供信息,实现连续、自动监测和总量控制。如利用环境污染遥感监测技术,通过建立城市大气环境质量预测预报系统,可以对城市大气环境质量状况进行预报,并对可能发生的大气污染事件提出预警。
(2)高性能传感器的研制。重点发展能够选择监测某种或某类优先污染物(如氯苯和硝基苯等)浓度的遥感器。
(3)研制环境污染物的定量遥感监测技术。如利用水面反射光谱测量与水质参数进行回归分析,建立某一谱段上光谱反射率与某些水质参数的函数关系式。一般来说,水质参数中的透明度、固体悬浮物浓度、叶绿素含量和水面混浊度与光谱反射率或卫星影像的密度值之间往往存在比较明显的对应关系。
(4)将环境污染遥感监测技术与GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、ES(专家系统)技术集成。利用环境污染遥感监测集成系统,可以大大提高环境监测的科学性、合理性及智能化程度,从而大大扩展环境监测的应用范围。集成技术应用于环境污染遥感监测中的优越性具体体现如下:遥感监测技术为集成系统提供正确、迅速、宏观的环境污染监测数据,GIS可利用其强大的空间信息管理功能,建立各类有毒、有害、易燃、易爆物质的理化特性数据库,有关自然、经济、社会、生态环境数据库和图形库及模型库,同时可结合地面监测数据,经由GPS提供的精确位置信息,在ES技术支持下对监测数据进行有效的管理、分析和计算并将综合数据以直观、形象的图形化方式输出或显示出来,从而使环境管理者迅速了解和掌握各类突发事故的多发地带、发生频率、潜在事故发生源的时空分布、事故发生后污染物的影响范围及时空变化,更好地实现事故的预防、应急处置和灾后恢复。
当前,我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划,同时充分利用国际上资源环境卫星系统,开展广泛的国际合作和交流,大力发展我国的环境污染遥感监测技术,并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法,采用遥感技术与地面监测相结合的方法,建立我国的环境污染遥感监测系统。
一、迅速发展的中国运载火箭技术1956年10月8日,中国第一个火箭导弹研究机构——国防部第五研究院正式成立,这标志着中国航天事业从此拉开序幕。1970年4月24日,中国长征1号运载火箭在甘肃酒泉卫星发射中心成功地发射了第一颗人造地球卫星“东方红1号”,迈出了中国发展航天技术的第一步,标志着中国已正式进入航天时代,并使中国成为世界第五个独立研制和发射卫星的国家。1981年9月20日,中国用风暴1号运载火箭同时将3颗卫星送入轨道,它使中国成为世界第三个实现一箭多星技术的国家。1984年4月8日,中国用新研制的长征3号火箭首次将东方红2号试验通讯卫星送入赤道上空静止轨道运行,中国由此成为世界第三个掌握氢氧发动机技术的国家和第五个独立发射地球静止轨道卫星的国家。1988年9月7日,中国长征4号甲运载火箭成功发射中国第一颗风云1号A气象卫星,它表明中国是世界第四个掌握发射太阳同步轨道卫星技术的国家和第三个拥有极轨气象卫星的国家。1990年4月7日,中国长征3号运载火箭成功地发射了美国制造的亚洲1号通信卫星,使中国成为世界上第三个进入国际卫星发射服务市场的国家。1999年5月10日,长征4号乙火箭首次发射获得成功,并把风云1号C气象卫星和实践5号科学实验卫星送入轨道,这也是长征系列火箭第65次飞行,总计发射卫星80颗,其中中国卫星51颗,外国卫星29颗。中国运载火箭的捆绑技术、氢氧发动机技术、一箭多星技术、发动机真空状态下二次点火技术等,使地球同步轨道运载能力从吨提高到5吨,低地球轨道运载能力从吨提高到吨,同时成功开发了用于近地点变轨的EPKM固体发动机和用于发射铱星的卫星分配器。长征火箭的最大运载能力与发射入轨精度已与美国、俄罗斯、欧空局的火箭相当。目前,中国长征系列运载火箭技术已处于国际先进水平。二、飞速发展的中国卫星技术自1968年2月20日中国空间技术研究院成立以来,中国的卫星技术也取得了飞速发展,研制成功了实验卫星、返回式遥感卫星、地球静止轨道通信卫星和气象卫星、太阳同步轨道气象卫星、地球资源卫星等,并在卫星返回、一箭多星、卫星通信、卫星遥感、卫星姿控、卫星热控、微重力试验和空间环境地面模拟试验等方面达到较高水平,其中有些项目已跨入世界先进行列。1984年4月8日,中国试验通信卫星发射成功,开创了中国卫星通信的新时代。目前中国已成功发射了5颗东方红2号系列通信卫星,承担着全国30路对外广播、中央电视台一、二套节目和8000路卫星电话的传输,使全国收看电视的人口覆盖率由30%提高到83%~84%。1997年5月12日,载有24个C波段转发器的中容量通信卫星“东方红3号”顺利入轨,它可同时转发6路彩色电视和近8000路双程电话,相当于6颗东方红2号甲卫星,能满足2000年甚至更长一段时间卫星通信的要求。1988年、1990年和1999年,中国先后发射了3颗风云1号极轨气象卫星,1997年发射了首颗风云2号静止轨道气象卫星,这不仅使中国成为世界第三个同时拥有两种气象卫星的国家,而且还大大加速了中国气象卫星的现代化,使其在天气预报、减灾等领域发挥了重要作用。1991年7月~8月,长江流域遭受特大洪涝灾害,要不要分洪是个重大决策问题,气象部门根据气象卫星的云图资料,及时、准确地判断出天气变化趋势,帮助政府作出了不分洪的决定,使40万人免离家园,4万公顷良田免遭水淹,仅此一项就减少损失6亿多元。1975年11月26日到1996年10月20日,中国共发射17颗返回式卫星,其中16颗安全回收。回收成功率达94%,这些返回式卫星是遥感技术卫星,它所获得的卫片具有比例尺较大、图像清晰、灰度等级较高、视野开阔、速度快、地面分辨率高等特点。因此,在国土资源普查、地质勘探、水利建设、地图测绘、环境监测、铁路选线、文物考古、城市规划等领域得到广泛应用。例如,在修建大秦铁路时,最初认为桑乾河是不可通行的地段,铁路需绕行40千米,还要占用数千亩良田,后对返回式遥感卫星的卫片研究后发现,桑乾河的地质条件可让铁路通过,这样就为国家节省了4亿多元的投资。1988年8月22日,中国空间技术研究院(CAST)和巴西空间研究院(INPE)在北京签订了关于联合研制中巴地球资源卫星的协议书,并于1999年10月14日用长征4号运载火箭成功地将中巴联合研制的首颗地球资源卫星送入预定轨道。地球资源卫星是一种利用星载遥感器获取地球表面图像数据,用以进行地球自然资源调查和生态环境监测的遥感卫星,具有视点高、视域广、数据获取快和可重复覆盖、连续观测等特点,可在国土整治、农林、水利、地矿、测绘、海洋和环境等方面大显神威。它的研制成功,标志着中国传输型遥感卫星研制已获得突破性进展,填补了中国没有自主的陆地资源遥感卫星的空白。三、中国已具备载人航天的基本条件1961年4月12日,苏联航天员加加林乘“东方1号”宇宙飞船进入太空,开创了载人航天之先河。载人航天是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气屏障和克服地球引力,把人类活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛深入地认识整个宇宙。并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动,开发太空极其丰富的资源。截止到1998年底,全世界共进行了216次载人航天飞行,其中美国124次,苏(俄)92次,共有795人次上天,开展了前所未有的空间实验活动。40多年来,中国一代代航天人以“两弹一星”精神创造了一个个奇迹,如今在运载器、测控、发射场和返回式航天器等方面已跨入世界先进行列。这一切,都为中国载人航天的发展奠定了坚实的基础。首先,中国目前已拥有发射载人航天飞船的运载工具。前苏联和美国第一代载人飞船东方号和水星号重量分别是吨和吨;第二代飞船联盟号和双子星座号的重量分别为吨和吨,而中国现有的长征2号E运载火箭的发射能力,已能把吨有效载荷送入近地轨道,上述苏(俄)、美两代载人航天飞船均可被它发射入轨。其次,中国研究空间航天器的生命保障系统已有20多年历史。早在1964年,中科院生物物理研究所就进行了航天生物学、医学试验。1990年10月,中国首次载有高等动物的科学试验卫星在太空运行8天后安全返回地面,搭载的有小白鼠、果蝇、蚕卵和植物种子等生命体。试验显示:中国航天器生命保障系统的设计是成功可靠的。第三,中国已成功地进行了不载人飞船的发射试验。1999年11月20日6时30分,中国第一艘不载人试验飞船“神舟”号在酒泉卫星发射中心用新型长征运载火箭发射升空,并于21日3时41分在内蒙古中部地区成功着陆。“神舟”号试验飞船的成功发射与回收,标志着中国载人航天技术又有新的重大突破。此外,中国目前有两名航天员被派往俄罗斯接受培训,还有一批航天员在国内太空人培训基地接受训练。总之,中国已具备了载人航天的基本条件,中国的载人航天已万事俱备、呼之欲出
你找的这类文章应该是属于综述类的文章吧~那你对应的就去找下国际航空航天科学这类的期刊文献参考呗~写论文总不是要多找文献多动笔多思考的
麻雀卫星是说只有麻雀那样大小的卫星。在科学技术迅猛发展的20世纪末期,航天技术突破了传统的单星功能“多而全”的思想,已呈现出了一种新的发展趋势和新的设计思想,典型代表就是现代小卫星系统。
小卫星是指质量小于1吨的卫星。按照质量范围的不同,它主要包括小型卫星(~1吨)、超小卫星(~吨)、微型卫星(~吨)和纳米卫星(小于吨)。
近年来小型卫星在国外的发展已初具规模,比如“铱”卫星通信系统,由66颗重吨的小型卫星组成网络,从而实现全球“无缝隙”通信,可以说是名副其实的“全球通”。由清华大学研制的我国第一颗小卫星“清华”1号,属微型卫星,它可用于太空科研、环境监测、特种通信和科普教育等。
美国、德国、日本、韩国等国家都已在竞相研制和发展微型卫星。
纳米技术的迅猛发展,特别是微机电系统的初步成功,为军事科技工作者研制纳米武器奠定了物质基础。他们尽情发挥想像力,研制出千奇百怪的战场“精灵”。
美国于1995年提出了纳米卫星的概念。这种卫星比麻雀略大,质量不足10公斤,各种部件全部用纳米材料制造,采用最先进的微机电一体化集成技术整合;具有可重组性和再生性,成本低,质量好,可靠性强。一枚小型火箭一次就可以发射数百颗纳米卫星。
若在太阳同步轨道上等间隔地布置648颗功能不同的纳米卫星,就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视,即使少数卫星失灵,整个卫星网络的工作也不会受影响。
卫星越小,技术含量越高。纳米卫星和“清华”1号卫星相比,整体功能相近,但质量更轻,在10公斤以下,还能应用于卫星之间的通信实验等。
纳米卫星是采用微型机电技术,将主要设备分别做在若干块芯片上的卫星,又称为“芯片级卫星”,用一枚小型运载火箭发射数百颗乃至上千颗卫星,组成卫星网络。这种卫星具有极强的生存能力和灵活性。
现代小卫星系统之所以受到世界各国军事家们的青睐,主要是因为它们具有下列特点。
发射灵活:它们可以使小型运载火箭通过铁路、公路机动应急发射,也可以用飞机从空中发射,从而满足军队的应急需求。
研制期短:比如“铱”卫星一年就可生产100多颗,平均每颗卫星的生产周期为21天,并且生产成本也较低,便于批量生产。
作用巨大:现代小卫星时延短、衰减小、覆盖面广,人们可以在包括两极在内的全球任何地方与卫星沟通,实施全球通信和数据传输。
生存力强:小卫星目标较小,且行动诡秘,不易遭反卫星武器的攻击。另外还可采取互为补充的部署方式,即使个别卫星受损,也不会影响整个系统的工作。
纳米卫星与小卫星相比,重量上则要低1~2数量级,即约重0,1~10公斤。实际上,微型卫星是依靠微型制造技术和微小组件装配起来的一种全新航天器,它的系统和分系统都将由小型化、模块化组件构成,如发射机、接收器、电源、计算机均实现了模块化,从而缩短了电缆线,大幅度减轻了质量。
但是,有关专家在经过一段论证和研究之后感到如果要使卫星进一步减轻质量、缩小体积,仅仅沿用传统卫星整式结构的设计思路,要求其具有某种完整的实用功能,那么在现有的技术条件下,只能走向绝境。要使微型卫星再进一步地缩小,就必须从设计思想上来一个根本性的变革,而星座式结构的设计思想为纳米卫星的研制与发展提供了有力的理论依据。纳米卫星是一种尺寸尽可能小到最低限度的航天器,重量可以在千克以下,即每颗不到100克。
纳米卫星的核心部件由微电机、激光陀螺仪以及有关传感器和发射机等组成,并把这些部件都集成安装到半导体圆片上。它采用了微机电系统中的多重集成技术,利用大规模集成电路的设计思想和制造工艺。正是由于采用了这些技术和工艺,所以它能把机械部件像电子电路一样集成起来,而且把传感器、执行器、微处理器及其他电子和光学系统都集成在一个极小的几何空间内,形成机电——体化的具有特定功能的卫星部件或分系统,使整个装置既轻小、坚固,可靠性又较高。
由于它的整体功能是由几个:卫星共同来完成的,而不是靠纳米卫星中某一个单独来执行的。因此,如果某卫星损坏后虽然会降低某些功能,但不会影响全局;只需通过置换损坏的部分即可得以修复,可以避免承受大的损失和系统失败所带来的风险,使可靠性大大提高。纳米:卫星也具有相当的可重组性:由于它主要借助微机电系统技术和专用集成微型仪器技术,因此可把常规卫星上的很多部件,如气象层析仪、环形激光光纤陀螺、固体图像传感器和微波发射机,以及电动机等部件做得很小,并集成在半导体基体上,制成纳米卫星的基本组合模块。这些基本的组合模块组成分布式配置的星座,并且可以根据需要改变其排列顺序或增减某些小模块,而使卫星星座具有不同的功能,完成不同的任务。
制造纳米卫星的核心技术是微机电系统技术,因为它是卫星部件微型化的基础。只有微机电系统真正过关,才可能用它研制成具有较强功能的微型卫星。
从目前发展来看,采用微机电系统技术使航天器、制导、导航,控制系统小型化方面的工作均已取得了初步成果。
一旦克服或解决了各种技术难题,其功能可说是极端神奇的。它可以及时跟踪各国尖端、敏感的武器装备,可以为己方部队提供全面的信息。看来,纳米卫星的回报将是相当丰厚的。
美国科研人员正在研制一种微型火箭,这种火箭只需要花费几百英镑就能将有效载荷送人太空,将来可能用来发射纳米卫星。这种火箭是受蚂蚁的启发而进行研制的。小小的蚂蚁可以举起相当于自身体重几倍的东西。因此,研究人员认为对蚂蚁等小动物进行研究,可以找到消减太空旅行费用的方法。微型火箭的自身重量很轻,所以每一枚火箭都会有惊人的、远远超过目前大型火箭的推力质量比,因此,成功地发射微型火箭的效果将会比大型火箭好得多。美国人对已制成的一枚微型火箭的研究结果表明,这种火箭的推力质量比可以比航天飞机大数百倍。这种微型火箭每一枚只有半个火柴盒那样大。它采用液态氧与乙醇的混合物作为燃料,能产生约牛顿(力的单位)的推力。这使得微型火箭的推力质量比达到10000以上,而通常的航天飞机的推力质量比仅为70。
目前研制纳米卫星的目的主要还是用在军事方面,但是如果能在军事领域取得成功,不久的将来也必将会转人民用。
基于PLC的无线遥控技术的研究(谷歌上可以搜到)网址:(收费)详细目录文摘英文文摘作者声明第1章 绪论课题研究的背景课题的提出及意义课题研究的内容无线遥控技术的概述无线遥控技术的发展和现状数字无线通信技术第2章 PLC无线遥控系统方案设计无线遥控系统的组成与工作原理无线遥控系统的分类、特点与应用范围无线电遥控与其它载体遥控的比较无线遥控通信系统的方案设计本PLC无线遥控系统的设计要求无线遥控系统方案的分析系统方案评价无线遥控系统设计中的关键问题本章小节
摘要:通过对红外遥控器各按键发送冲波形的分析可以识别码型,从而为软件解码提供依据。本文以实例介绍红外遥控器与单片机的硬件接口,并从原理出发给出软件解码的方法。这是一个可以直接引用的成功例子,同时也为各类红外遥控器在单片机控制产品中的开发应用提供了一个非常实用的参考。 关键词:遥控器 软件解码 单片机在单片机控制产品的开发应用中,为了向控制系统软件控制命令,键盘往往是不可缺少的。传统方法是利用并行输入/输出接口芯片扩展一个键盘接口,或者直接利用单片机的并行端口进行扩展。在某些应用环境下,这种方式2个弊端:①键盘和控制系统连在一起,不灵活,环境适应性差;②浪费单片机的端口,且硬件成本较高。使用红外遥控器作为控制系统的输入设备,具有成本低、灵活方便的特点。本文目的就在于介绍软件解码研究的一般方法和红外遥控器进行二次开发的应用技术。该方法已在多个应用系统设计中成功地实现,效果良好。红外遥控器是一种非常容易买到,且价格便宜的产品,种类很多,但它们都是配合某种特定电子产品的(如各种电视机、VCD、空调器等),由专用CPU解码,作为一般的单片机控制系统能直接使用。使用现成遥控器作为控制系统的输入,需要解决如下几个问题:如何接收红外遥控信号;如何识别红外遥控信号;解码软件的设计。其它的问题都是非本质的,例如遥控器面板功能键标注的问题,可自行设计、重印即可。1 红外遥控信号的接收接收电路可以使用集成红外接收器成品。接收器包括红外接收管和信号处理IC。接收器对外只有3个引脚:Vcc、GND和1个脉冲信号输出PO。与单片机接口非常方便,如图1所示。①Vcc接系统的电源正极(+5V);②GND接系统的地线(0V);③脉冲信号输出接CPU的中断输入引脚(例如8031的13脚INT1)。采取这种连接方法,软件解既可工作于查询方式,也可工作于中断方式。2 脉冲流分析要了解一个未知的遥控器,首先要分析其脉冲流,从而了解其脉冲波形特征(以何种方式携带“0”、“1”信息),进而了解其编码规律。脉冲流的分析应从分析脉冲的高、低电平宽度入手。笔者用软件的方法实现了对脉冲流的分析。以图1所示的接口为例,如果没有红外遥控信号到来,接收器的输出端口PO保持高电平;当接收到红外遥控信号时,接收器件信号转换成脉冲序列加到CPU的中断输入引脚。用软件测试引脚的逻辑电平,同时启动TC计时器,测量该引脚分别为逻辑“0”和逻辑“1”情况下的时间值,存储起来,然后打印、分析。下面用8051汇编语言给出对脉冲流进行采集、存储的程序段:MOV R0,#00HMOV R1,#28HMOV TMOD,#01HTK:JB ,TK ;等待低电平到来;测低电平宽度TK1:MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HSETB TR0TK0:JB TF0,TKE ;超时无效返回JNB ,TK2CLR TR0MOV A,TH0MOVX @R0,AINC R0MOV A,TL0MOVX @R0,AINC R0;测高电平宽度MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HSETB TR0TK3:JB TF0,TKE ;超时无效返回JB ,TK3CLR TR0MOV A,TH0MOVX @R0,AINC R0MOV A,TL0MOVX @R0,AINC R0DJNZ R1,TK1 ;循环TKE:RET这段程序首先将TC0设置成16位定时器方式,初始化RAM地址指针R0和循环计数指针R1,每当引脚的逻辑电平发生跳变时,停止计时,将计时值保存到连续的RAM中。这段程序可以连续测量40个脉冲的时间值(包括40个低电平脉宽)。笔者以TC9012芯片的遥控器为对象,采集了所有按键的编程脉冲波形,并且对同一按键进行了重复实验。限于篇幅,采样数据不能给出,仅给出脉冲流的规律(仿真机CPU晶振为6MHz):①引导脉冲是一个时间值为0937H~0957H的低电平和时间值为084FH~086FH的高电平;②数据脉冲的低电平时间值约为~0177H;③高电平时间值有2种情况:00BBH~00FFH(窄)、02EFH~0333H(宽)。由大量数据总结分析,按键编码有如下规律:①除引导脉冲外的脉冲是数据编码脉冲,数据“位”信息由高电平脉宽决定:窄脉宽表示“0”、宽脉宽表示“1”;②每个按键的脉冲流译码后,包含4个字节的信息:*所有按键的前2个字节编码都一样,都是2个字节的“0EH”;*第3字节是键码;*第4字节是键码的反码。经过对相同按键脉冲进行多次采样发现,相同按键脉冲序列的对应位置脉宽时间值是在一个小范围内波动的(不是一个确定值),因此,对模式的识别不能采取精确比较法。对此,本人采取模糊的办法进行了抽象处理。根据上述实验规律,将软件译码时对脉冲的分析判断依据及算法设计思想总结如下:①引导脉冲的低电平和高电平宽度的判断依据是时间值的“高字节大于08H”,低字节忽略;②数据脉冲流的低电平脉宽相同,忽略不判断;③高电平脉宽是判断数据流每位是“0”还是“1”的依据。本人抽取的判断是脉宽的高字节若小于2表示“0”,否则表示“1”,脉宽的低字节忽略。实践证明,上述判据是有效可行的。这样处理不仅使解码软件的设计简单化,而且大大提高了解码的速度。使用上述判据编写软件解码程序时,要注意脉冲流采样数据存储地址与脉冲的对应关系。软件主要有如下几部分:①判断遥控信号的到来(在解码前调用1个独立的子程序);②采样并存储脉冲流;③判断引导脉冲是否有效;④解码前2个字节并判断是否为“0EH”;⑤解码第3个字节,该字节即为有效键码;⑥键码的查表映射(如果使用原键码,可省略这一步)。3 解码软件的设计基于上述思路设计的软件解码系统成功地应用于多个控制系统。下面给出一个实例(用MCS-51系列MC交通规则TC9012红外遥控器进行软件解码)的汇编语言程序。程序中使用的参数是针对MCU使用6MHz晶振的情况,使用其它频率的晶振,只需修改脉宽判据即可。为便于理解,尽量保持与原理叙述中的致性,程序中给出了较详细的注翻译,详见网络补充版( )。本文虽然是用MCS-51系列MCU对TC9012红外遥控器软件解码的研究,但其方法具有一般性。具体的应用,可自行变通
无线遥控开题报告
随着现代通信技术的飞速发展,近距离无线通信技术呈现出良好的发展势头。受到越来越多人的关注。
设计背景与目标
设计背景:
随着科技的进步和社会的发展,现代电子产品设计越来越注重产品的简易和实用,快节奏的现代生活使得许多电子产品也必须作到小巧、方便、简易。为满足这一需求。便产生了无线遥控系统。
它的产生使人们在工业、农业、航天以及家庭生活中都得到极大的便利,使人们在一定的距离内可以控制其他机器、系统等的正常运作。给工业的发展带来了方便。他是电子行业以后发展的必然趋势。在曾经的工业生产中,不管是机器的启动,还是系统的关闭。
都采用的是有线控制,需要人亲自到控制中心进行手动的操作。给工业生产的进步和生产效率的提高带来了限制。随着科技的不断进步,这样的控制必定会被先进的所取代。因此遥控控制系统的产生,给工业带来了新的革命。
它极大的方便了工业的控制生产。使人们能够在一定距离内甚至在遥远的宇宙中也去控制另外的机器,系统的运作大大的提高了生产效率,为经济的提高做出了很大的贡献,也决定了一个国家在国际中所站的地位。因此,作为国家未来建设者。我们学好遥控知识,是自身的必备,也是国家和时代的需求。 设计目标:
1.控制距离至少20米
2.通过不同的按键控制开关通断 3.可实现开关通、断、延时关等功能
设计思路、技术路线
本次设计采用的是315MHz稳频无线电遥控组件及其它的外围元件,组装的遥控开关。通过单片机可以对十路220V以上的各种电器进行控制。
发射电路扫描键盘的键位,由单片机发出相应的控制信号,送到PT2262的数据输入端。由PT2262编码并调制在315MHZ载波上,经过一级高频放大后由天线发射出去。
再由接收板接收信号,经过两级放高频放大后,由检波电路解调出调制信号,数字信号经过双运算集成放大块LM358两级高增益放大后送入PT2272进行解码,输出端送给单片机,单片机根据动作信号分别去控制相应用电器的控制继电器。完成对用电器的控制。
发射部分:315M
无线发射模块
接收模块:315M无线接收模块
设计进度计划
1、2014年12月—2015年1月 毕业论文选题,与导师见面。
2、2015年1月—2015年1月 收集相关资料,建立框架。
3、2015年1月 毕业论文开题答辩。
4、2015年2月—2015年3月 用Protel软件画出各部分电路,并编写单片机程序。
5、2015年3月—2015年4月 监测电路并进行调整。
6、2015年5月—2015年5月 优化程序,撰写论文。
7、2015年5月2日—2015年5月11日 完成论文,毕业论文答辩。
1.课题研究的目的和意义
遥控开关是智能化控制时代必不可少的发展,给我们的生活带来的很多的方便快捷。如在家庭中运用智能开关,能实现智能开关控制灯光、电器、窗帘、门锁,享受随时随地的智能家居遥控,使智能与时尚完美结合。
常用遥控器大致分为两类:红外线遥控器,无线电遥控器。
人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管,它发出的是红外线而不是可见光。常用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右,外形与普通φ5mm 发光二极管相同,只是颜色不同。单只红外发光二极管的发射功率约 100mW。接收电路的红外接收管是一种光敏二极管,使用时要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小,红外接收二极管收到的信号较弱,所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品,无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。
(1)发射器电路由3V电源提供,低频信号40KHZ的载波形成皆用与非门加外部元件实现,具有较高的稳定性,这部分电路用到了一个与非门集成电路。
(2)接收器电路又由几个部分组成,使用了LM567集成块实现了锁相环加密功能,用双稳态电路对继电器进行控制,利用继电器的开关对负载实现控制。
无线电遥控系统一般分为发射和接收两部分。发射机主要包括编码电路和发射电
路。编码电路由操作开关控制,通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号,无法直接传送到遥控目标上,还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上,才能由发射天线发射出去。接收机有接收电路及译码电路组成。由接收天线送来的信号经由接收机高频部分的选择和放大后,送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号,由于卸载的指令信号是混杂的,所以再送到译码电路译码,还原指令信号。
无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。无线电遥控系统一般分为发射和接收两部分。发射机主要包括编码电路和发射电路。编码电路由操作开关控制,通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号,无法直接传送到遥控目标上,还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上,才能由发射天线发射出去。接收机有接收电路及译码电路组成。由接收天线送来的信号经由接收机高频部分的选择和放大后,送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号,由于卸载的指令信号是混杂的,所以再送到译码电路译码,还原指令信号。
采用Silicon Laboratories 研制的无线发射芯片Si4010、无线接收芯片Si4313和C8051F920 单片机设计并制作的无线电遥控多路开关系统,结构简单,性能稳定,控制方便,适用于含有较多受控电器的场合,并可实现多路多功能控制。
无线电遥控多路开关系统由无线电发射电路和无线电接收控制电路两大部分组成。
红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响,使用效果不是很好, 如采用调频或调幅发射接收编码,则可提高遥控距离,并且没有角度影响。红外遥 控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中,它不影响周边环境、不干扰其它电器 设备。由于其无法穿透墙壁,所以不同房间的`家用电器可使用通用遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入 工作;编解码容易,可进行多路遥控。相对于有线遥控,无线遥控不受距离的影响,完全消除了拖缆式遥控装置所带来的故障隐患,给人们的日常工作和生活带来了更多的便利。
随着数字处理技术的快速发展,无线数字通信技术日趋成熟,其抗干扰能力强和易于对数字信号进行各种处理等优点,使得无线遥控系统的抗干扰性能逐步提高,安全性能大大改善。
相对于超声波遥控和红外线遥控,无线电遥控是利用无线电信号在空气中传播,根据无线电波的频率来遥控,可穿透一定的障碍物,传播距离较远,因此成为无线遥控领域的首选,在国防、军事、科研和日常工作生活领域应用越来越广。
2.课题研究的主要内容
设计一种无线电遥控开关,要求
(1)遥控开关的发射频率为。
(2)遥控距离为10m左右,主要用于家庭内遥控家庭电器开关。
(3)发射器电源电压要求在10V以下。
(4)遥控接收器要求能够较准确的接收的载频信号,并解调出控制家用电器开关的信号的控制开关动作。
(5)整个遥控电路尽可能简单可行。
3、研究方法
无线遥控器:
无线遥控就是利用高频无线电波实现对模型的控制。目前,传统无线遥控系统普遍存在同频干扰和遥控距离小两大问题。主要原因是载频较低导致带宽较窄和控制信息以模拟方式传输使得同频干扰可能性的增大。而采用先进的 GHz扩频技术,从理论上讲可以让上百人在同一场地同时遥控自己的模型而不会相互干扰.而且在遥控距离方面也颇具优势, GHz遥控系统的功率仅仅在100 mW以下,而它的遥控距离可以达到1以上,而且由于频率高,天线长度只有3 cm;另外,可借鉴的商用技术较多。因此,很有必要将 GHz扩频通信技术应用于无线遥控领域。
无线模块:
nRF24LE1无线芯片模组
挪威Nordic公司nRF24LE1用作遥控器的主控芯片,其内部有两个部分:增强型的8051MCU和内嵌低功耗无线收发内核nRF24L01P,空中速率有三个选择:250 kbps, 1 Mbps,2 Mbps,保证数据的空中快速传输。两者之间通过SPI接口进行通信。还拥有丰富的外设资源,尤其是内置128 bit AES硬件加密器,可对任何无线传输的数据进行高强度的加密,确保无线数据的安全,特别满足RFID对高安全性的要求。CPU的工作模式可以通过开关状态寄存器的控制位来控制,当工作在发射模式下发射功率为-6dBm,电流消耗为9mA,接收模式时为,该特性为设计低功耗系统提供了先天性条件。
nRF24LU1+芯片内部结构和nRF24LE1基本一致,考虑到成本的计算,采用nRF24LU1+符合全速USB 标准的器件控制器。
JTT-24L01+ 嵌入式微功率无线数传模块
JTT-24L01+是一款工作在 的通用ISM 频段的单芯片微功率无线收发模块,是成都江腾科技有限公司采用高性能的无线射频芯片nRF24L01+以及高精度外围元件开发的一款无线通信模块。
特点:
(1) 内置 天线,体积小巧 15mm X 24mm
(2) 传输距离远,开阔地无干扰视距100米,具体距离视环境而定
(3) 采用真正的GFSK 单收发芯片
(4) 全球开放 ISM 频段免许可证使用
(5) 自动应答及自动重发功能
(6) 地址及CRC 检验功能及点对多点通信地址控制
(7) 最高工作速率2Mbps,高效 GFSK 调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场 合,可以传输音频、视频
(8) 标准 DIP 间距接口,便于嵌入式应用
(9) SPI 接口数据速率0~10Mbps
(10) 125 个可选工作频道,满足多点通信和跳频通信需要
(11) 支持无线唤醒,很短的频道切换时间可用于跳频
(12) 采用10PPM的高精度晶振
(13) 采用高Q值0402封装的电感和电容
(14) 工作电压,推荐,但是不能超过.可以把电压尽可能靠近 但是不超过
JF24D无线收发模块
JF24D整合了高频键控(GFSK)收发电路的功能,以特小体积实现高速数据传输的功能。JF24D的传输速率可达到1Mbps,并具有快速跳频校验等功能,可在拥挤的ISM 频段中达到稳定可靠的短距离数据传输。工作在全球开放的ISM频段面许可证适用。
特点:
(1) 低电压,高效率
(2) 低成本,双向高速数据传输
(3) 特小体积(不需要外接天线)
(4) 具有快速跳频,前向纠错,校验等功能
本课题拟采用JF24D无线收发模块。
多路遥控的实现
(1)采用51系列单片机(AT89S51)进行软件编程完成信号的编码译码工作以实现多路遥控。
(2)采用无线遥控器编码/译码芯片完成信号的编码译码工作以实现多路遥控。如:EV1527,PT2262,PT2294-M4,PT2264等。
虽然实现该设计的方法很多,但我觉得使用JF24C无线收发模块和单片机来完成较好,以下是我决定的研究方法:
JF24D采用SPI数字接口与单片机连接。它支持SPI标准格式(CKPHA=0)。
说明:JF24C可以和各种单片机配套,对于硬件上没有SPI的单片机可以用IO口或者串口模拟SPI。与51系列单片机配套时在P0口加一个10K的上拉电阻,其余IO口可以和JF24C直接相连。单片机可以用5V供电,JF24C用供电。JF24C工作电压不得超过,否则会损坏器件。
4.实施计划
第七学期:
第 8 周: 选择毕业设计课题。完成指导教师和毕业设计课题确定。
第 9-12 周:完成开题报告和外文翻译。
第 12 周: 完成毕业设计的开题答辩。
第13-20周:根据拟定的课题实施方案,进行深入研究,基本完成毕业设计相关的硬件或软件设计工作。
第 21 周:在教师的指导下,完成系统总体方案设计、系统软、硬件设计、实验测试等相关方面进行深入研究。
第八学期:
第 1-5 周:继续完成论文设计。
第 6- 9周:向指导教师提交毕业设计/论文初稿,根据指导意见对初稿进行修改。
第10-14周:完成毕业论文定稿和毕业论文格式审查。
第 15 周:毕业答辩。
5、参考文献:
[1] 陈永甫.实用无线电遥控电路.北京:人民邮电出版社,2007.
[2] 朱卫华,陈和.高频电子线路.北京:电子工业出版社,2003.
[3] 黄智伟,王彦.全国大学生电子竞赛训练教程.北京:电子工业出版社,2005.
[4] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[5] Tavares, Board for of Minho, Portugal.
指导教师意见
指导教师签字:
年 月 日
百度一下有个51论文网上有哦 免费的论文看你们学校图书馆有没有下了我们图书馆我没找着呵呵
49、闻官军收河南河北 杜甫
国外许多国家有不同的发展情况,我说一下遥感总的发展趋势吧,希望能够对你有些帮助:1、在传感器研制中增加适用的波谱范围2、不断提高传感器的空间分辨率3、遥感图像处理软硬件的不断提高4、多层次遥感的应用5、遥感与地理信息系统的结合6、遥感与全球定位系统的结合7、集成不同遥感信息源8、遥感信息源与非遥感信息源的信息复合和融合技术大量研究。
论文开题报告研究现状写法如下:
1、写国内外研究现状之前,要先把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理,并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时,对这些主要观点进行概要阐述,并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处,即还有哪方面没有涉及或者在研究方法上还有什么缺陷,需要进一步研究。
开题报告的是写论文的序章,是第一道流程,主要是用来告诉别人,为什么选择这个论文题目,选这个题目的目的和意义,选这个题目干什么,后续打算怎么写。
2、写国内外研究现状应注意的问题是不要把研究现状写成事物本身发展现状。写股指期货研究现状,应该写有哪些专著或论文、哪位作者、有什么观点,而不是写股指期货本身何时产生、有哪些交易品种、如何演变。要反映最新研究成果。不要写得太少,只写一小段。如果没有与毕业论文选题直接相关的文献,就选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。
以前有人写过这个相关的论文,可以参考一下。参考文献:[1]姜景山.中国微波遥感发展的新阶段与新任务[A].遥感技术与应用[C].2006.[2]姜景山.中国微波遥感的现状与未来--微波遥感专辑代序[J].遥感技术与应用,2000,15(2)