[发明专利]一种智能综合性环境检测系统及方法

权利要求书

1.一种智能综合性环境检测系统，其特征在于，所述智能综合性环境检测系统包括：

温湿度检测模块，与数据采集模块连接，用于通过温度传感器和湿度传感器对环境的温度、湿度进行实时检测；

温度传感器A的量测模型如下：

YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为温度传感器A对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：

Y A ( t k - 1 ) = Y ′ A ( t k - 1 ) - C A ( t k - 1 ) ξ A ( t k - 1 ) + n Y A ( t k - 1 ) \ * M E R G E F O R M A T - - - ( 7 ) ]]>

Y A ( t k ) = Y ′ A ( t k ) - C A ( t k ) ξ A ( t k ) + n Y A ( t k ) \ * M E R G E F O R M A T - - - ( 8 ) ]]>

Y A ( t k + 1 ) = Y ′ A ( t k + 1 ) - C A ( t k + 1 ) ξ A ( t k + 1 ) + n Y A ( t k + 1 ) \ * M E R G E F O R M A T - - - ( 9 ) ]]>

其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为温度传感器A在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为温度传感器的系统误差；为系统噪声，为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；

在同一时间片内将各传感器观测数据按测量精度进行增量排序，然后将温度传感器的观测数据分别向湿度传感器的时间点内插、外推，以形成一系列等间隔的目标观测数据，采用常用的三点抛物线插值法的进行内插外推时间配准算法得温度传感器在tBk时刻在本地直角坐标系下的量测值为：

其中，tBk为配准时刻，tk-1,tk,tk+1为温度传感器距离配准时刻最近的三个采样时刻，YA(tk-1),YA(tk),YA(tk+1)分别为对应的对目标的探测数据；

完成时间配准后，根据温度传感器的配准数据与湿度传感器的采样数据，采用基于地心地固(Earth Center Earth Fixed,ECEF)坐标系下的伪量测法实现温度传感器和湿度传感器的系统误差的估计；基于ECEF的系统误差估计算法具体为：

k时刻目标在本地直角坐标系下真实位置为X'1(k)＝[x'1(k),y'1(k),z'1(k)]T，极坐标系下对应的量测值为分别为距离、方位角、俯仰角；转换至本地直角坐标系下为X1(k)＝[x1(k),y1(k),z1(k)]T；传感器系统偏差为分别为距离、方位角和俯仰角的系统误差；于是有：

其中表示观测噪声，均值为零、方差为

将式(1)用一阶近似展开并写成矩阵形式为：

X'1(k)＝X1(k)+C(k)[ξ(k)+n(k)]\*MERGEFORMAT(3)

其中，

两部温度传感器和B,则对于同一个公共目标，地心地固坐标系下为X'e＝[x'e,y'e,z'e]T，可得

X'e＝XAs+BAX'A1(k)＝XBs+BBX'B1(k)\*MERGEFORMAT(4)

BA，BB分别为目标在温度传感器与湿度传感器本地坐标下的位置转换到ECEF坐标系下的位置时的转换矩阵；

定义伪量测为：

Z(k)＝XAe(k)-XBe(k)\*MERGEFORMAT(5)

其中，XAe(k)＝XAs+BAXA1(k)；XBe(k)＝XBs+BBXB1(k)

将式(2)、式(3)代入式(4)可以得到关于传感器偏差的伪测量方程

Z(k)＝H(k)β(k)+W(k)\*MERGEFORMAT(6)

其中，Z(k)为伪测量向量；H(k)为测量矩阵；β为传感器偏差向量；W(k)为测量噪声向量；由于nA(k),nB(k)为零均值、相互独立的高斯型随机变量，因此W(k)同样是零均值高斯型随机变量，协方差矩阵为R(k)；

光照强度检测模块，与数据采集模块连接，用于通过光照强度传感器对环境光照强度进行实时检测；

粉尘检测模块，与数据采集模块连接，用于通过粉尘检测器对环境粉尘含量进行实时检测；

辐射检测模块，与数据采集模块连接，用于通过电磁辐射检测装置对环境辐射进行实时检测；

数据采集模块，与温湿度检测模块、光照强度检测模块、粉尘检测模块、辐射检测模块、中央控制模块连接，用于将温湿度检测模块、光照强度检测模块、粉尘检测模块、辐射检测模块获取的模拟量电信号转换为数字量信号，并发送给中央控制模块；

中央控制模块，与数据采集模块、无线通信模块、报警模块连接，用于对数据采集模块采集的数据进行分析，同时调度各个模块进行正常工作；

所述中央控制模块时频重叠MASK的信号模型表示为：

x ( t ) = Σ i = 1 N s i ( t ) + n ( t ) ; ]]>

其中，N为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，si(t)为时频重叠信号的信号分量，其表示为式中Ai表示信号分量的幅度，ai(m)表示信号分量的码元符号，p(t)表示成型滤波函数，Ti表示信号分量的码元周期，fci表示信号分量的载波频率，表示信号分量的相位；MASK信号的循环双谱的对角切片谱表示为：

其中，y(t)表示MASK信号，α是y(t)的循环频率，fc表示信号的载波频率，T是信号的码元周期，k为整数，Ca,3表示随机序列a的三阶累积量，δ()是冲激函数，P(f)是成型脉冲函数，表达式为：

P ( f ) = sin π f T π f ; ]]>

对循环双谱的对角切片谱取f＝0截面得到：

对于MASK信号，其循环双谱的对角切片谱的f＝0截面，在处存在峰值，并携有信号的载频信息；由于循环双谱的对角切片谱满足线性叠加性，则时频重叠MASK信号循环双谱的对角切片谱的表达式为：

无线通信模块，与中央控制模块连接，与无线基站无线连接，用于将中央控制模块的处理数据通过无线形式发送给无线基站，无线基站将信息发送给信息监控中心；实现远程监控操作；

信息监控中心包括电子显示模块、数据分析模块；

电子显示模块，用于显示数据分析模块处理的异常数据；

数据分析模块，用于对无线接收数据进行分析处理；

报警模块，与中央控制模块连接，用于对检测数据异常进行及时报警。