本发明涉及测量分析方法的领域,尤其是涉及一种多级多参量耦合调控方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术:
1、原位光谱探测技术是目前应用于月球与深空表面探测任务中的一种有效探测手段,可以实现在地外天体表面近距离探测获取目标的反射与发射光谱信息,精细了解目标的物质成分及物理特性参数。
2、不同于实验室光谱分析与遥感探测场景,深空原位光谱探测时受场景特性影响特别明显,目标特性、光照角度、热辐射水平、仪器温度及观测角度等场景要素相互耦合且复杂多变,同一探测场景常出现强弱非线性大动态信号共存、复杂时变背景与目标本征信号耦合的情况,对原位光谱深空原位光谱仪的探测灵敏度、动态范围等探测能力以及一致性水平均提出了极大的挑战。根据不同的探测场景,灵活调节探测参数(积分时间、增益、调制频率等)是提升深空原位光谱仪探测能力的有效手段之一。然而,受限于目前对深空场景要素与光谱探测链路互作用机理的认识水平,以及深空原位光谱仪重量、功耗、算力、通讯能力等资源的约束,参数多是固定不变或依赖研发人员的工程经验进行评估及调节,从而导致不同场景下,探测灵敏度与动态范围难以同时兼顾,光谱探测能力难以进一步提升。
3、目前已有一些研究关注到了场景要素对光谱探测链路的影响,并开展相关的自动参数调控方法研究。比如,一台基于傅里叶分光的红外成像光谱仪,实现对2-15μm谱段的环绕遥感探测,该设备开发了一套嵌入式自适应控制系统,可以根据在轨获取的数据情况,自动执行重采样、快速傅里叶变换(fft)、平均和色散校正等操作。针对极地海冰环境下应用的光纤光谱系统会受到极低温(-40℃)以及海冰深度间光强传输衰减的双重作用,影响光谱数据的信噪比,通过模拟试验研究了光谱系统在不同积分时间、温度与入射光强度下的信号输出以及相关噪声特性与数据的信噪比,提出了一种针对任意温度和入射光自动设定积分时间的测量方法,使光谱仪输出的所有波长的信号均处于仪器的线性工作范围内,保证大多数波长下的信号具有较高的信噪比。为了解决拉曼光谱仪由于拉曼散射效应、捕获噪声、荧光效应以及光谱仪光路等线性和非线性因素的耦合作用,使得积分时间快速控制困难,影响信号捕获效率的问题,提出了一种基于模型参数的自校正模糊pid自适应控制方法,通过构建初始参数预测模型并结合模糊pid控制器,实现对拉曼光谱仪积分时间的自动计算和最优控制,实验结果表明,该方法可以有效地抑制线性和非线性因素的耦合影响,提高信号的捕获效率。
4、但是上述的技术方案多针对的是对单一参数进行调控,对多参量耦合调控的研究较少,随着深空探测的不断深入,越来越多的深空原位光谱仪被应用于地外天体表面的探测工作中,环境也更加复杂恶劣,多参数耦合调控的计算难度与复杂度显著提升,传统的参数调控模式已经无法完全满足未来深空探测以及行星科学研究对光谱探测能力与高质量光谱探测数据的需求。
技术实现思路
1、为了提升深空原位光谱仪自主调节水平和探测能力,本发明提供一种多级多参量耦合调控方法、装置、电子设备及存储介质。
2、本发明提供一种多级多参量耦合调控方法,采用如下的技术方案:
3、一种多级多参量耦合调控方法,包括如下步骤:
4、获取多源场景数据,对多源场景数据进行分析,生成场景分析信息;
5、根据多源场景数据计算预设的可调参量的调整权重;
6、根据场景分析信息和调整权重,通过群体智能优化算法计算可调参量的调整数值;
7、根据调整数值进行可调参量的调整。
8、在一个具体的可实施方案中,所述多源场景数据包括深空原位光谱仪的遥测数据、可调参量的当前值以及采用当前值的可调参量预采集的光谱数据。
9、在一个具体的可实施方案中,进行多源场景数据的分析时,提取预采集的光谱数据中的最高值dnmax、最低值dnmin与平均值dnmean,并计算出数据的信噪比snry。
10、在一个具体的可实施方案中,将数据的信噪比snry最佳化作为群体智能优化算法的目标函数。
11、在一个具体的可实施方案中,群体智能优化算法中,根据可调参量的可调范围,构建可调参量函数;
12、根据场景分析信息,构建场景特性函数;
13、基于可调参量函数和场景特性函数,构建数据的信噪比与可调参量函数和场景特性函数之间的数学模型。
14、在一个具体的可实施方案中,可调参量包括光谱探测观测角、深空原位光谱仪的视场光阑规格、原位光谱分光器件的输入射频功率和射频功放的调制频率,以及电子学的增益和探测器的积分时间。
15、在一个具体的可实施方案中,计算调整权重的方法包括如下步骤:
16、构建可调参量关联分析数据库,记录某一可调参量为固定值的情况下,其他可调参量逐一改变时的变化情况;
17、基于模糊逻辑算法将多源场景数据作为输入变量,计算各可调参量的调整权重并输出。
18、本发明提供一种多级多参量耦合调控装置,采用如下的技术方案:
19、一种多级多参量耦合调控装置,包括
20、一个或多个处理器;存储器;
21、以及一个或多个计算机程序,其中,所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中,所述一个或多个计算机程序包括指令,当所述指令被所述处理器执行时,使得所述多级多参量耦合调控装置执行上述的多级多参量耦合调控方法。
22、本发明提供一种电子设备,采用如下的技术方案:
23、一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述的多级多参量耦合调控方法。
24、本发明提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,采用如下的技术方案:
25、一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,计算机指令用于使计算机执行上述的多级多参量耦合调控方法。
26、综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
27、1.可以根据所处环境的不同,自动对周围环境进行分析,自主调整探测参数,同步提升探测的灵敏度与动态范围,提升深空原位光谱仪自主调节水平和探测能力。
28、2.通过计算调整权重,降低了多个可调参数协同调控的复杂度,在保障减少计算资源的前提下,实现高效、最优的多个可调参数协同调控。
1.一种多级多参量耦合调控方法,其特征在于:包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的多级多参量耦合调控方法,其特征在于:所述多源场景数据包括深空原位光谱仪的遥测数据、可调参量的当前值以及采用当前值的可调参量预采集的光谱数据。
3.根据权利要求2所述的多级多参量耦合调控方法,其特征在于:进行多源场景数据的分析时,提取预采集的光谱数据中的最高值dnmax、最低值dnmin与平均值dnmean,并计算出数据的信噪比snry。
4.根据权利要求3所述的多级多参量耦合调控方法,其特征在于:将数据的信噪比snry最佳化作为群体智能优化算法的目标函数。
5.根据权利要求4所述的多级多参量耦合调控方法,其特征在于:群体智能优化算法中,根据可调参量的可调范围,构建可调参量函数;
6.根据权利要求2所述的多级多参量耦合调控方法,其特征在于:可调参量包括光谱探测观测角、深空原位光谱仪的视场光阑规格、原位光谱分光器件的输入射频功率和射频功放的调制频率,以及电子学的增益和探测器的积分时间。
7.根据权利要求1所述的多级多参量耦合调控方法,其特征在于:计算调整权重的方法包括如下步骤:
8.一种多级多参量耦合调控装置,其特征在于:包括
9.一种电子设备,其特征在于:包括:至少一个处理器;以及与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一所述的多级多参量耦合调控方法。
10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,其特征在于:计算机指令用于使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的多级多参量耦合调控方法。
