激光天线语音通信分析论文

【摘要】智能可穿戴设备主要指的是一种便携式的通信设备，可以直接穿在身上或者是作为挂饰等相关配件整合到用户的衣物当中。当前，人们已经越来越重视智能穿戴设备的研究，逐步由原来的概念研究逐步向实体研究转化，比如说智能手表、谷歌眼镜、智能手环等逐步投入使用。今天小编为大家推荐《激光天线语音通信分析论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

激光天线语音通信分析论文 篇1：

革新空间通信的颠覆性技术

空间激光通信是一种利用激光束作为载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递的通信方式。与传统微波通信相比，激光通信具有传输速率快、通信容量大、抗电磁干扰性能强、保密性高等优点，且其通信终端体积小、功耗低、实用性极高，引发各国研究热潮。空间激光通信技术的发展和突破对增强空间信息传输的实时性、安全性以及未来深空探测意义重大，有望变革未来空间通信技术发展。
优势与挑战并存

随着空间技术、传感技术等的发展，卫星及各种航天器所需的信息传输量呈指数级增长，目前空间通信所采用的以微波通信为主的通信手段已难以满足急剧增长的通信容量需求。空间激光通信被认为是最有潜力革新空间通信的颠覆性技术。

较高的数据传输速率。空间激光通信的载波频率范围为190～560太赫兹，为微波通信频率的数千倍乃至数万倍，具有巨大的宽带提升空间，可实现更高的数据传输速率，使从空间传回海量视频和高精度测量数据成为可能，对于自然灾害监测、军事通信等具有重要的战略意义。

系统终端体积小、质量轻、功耗低。相比于微波，激光的波长要短许多。波长越短，能量越高，所受的衍射作用越小，激光所需的发射和接收天线尺寸可以成倍缩小，使得激光通信系统终端的体积、质量以及功率都远远优于微波通信，高度满足空间应用对有效载荷小型化、轻量化、低功耗的要求。

抗电磁干扰能力强、安全保密性高。空间激光通信采用激光作为载波，激光光束极窄，发散角小于1毫弧度，亮度和能量密度极高，信息传递不易被其他设备捕获，且邻近卫星间的通信干扰也可忽略不计，具有较高的抗电磁干扰能力和安全保密性能。

尽管存在诸多优势，目前空间激光通信技术整体而言仍处于研究阶段，尚面临诸多技术挑战，如激光通信较为受制于激光通信终端和探测器件、大气湍流、大气衰减等因素的影响和干扰，空间激光通信所需的地面基础设施远未完备，空间激光通信高频带高宽带的技术优势尚未完全挖掘等。
欧美掀起研究热潮

美国、欧洲、日本等均在空间激光通信技术领域投入巨资进行相关技术研究和在轨试验，对空间激光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入地研究，不断推动空间激光通信技术迈向工程实用化。

美国国家航空航天局（NASA）加速发展空间激光通信技术。美国早期开展的“激光通信演示系统”“转型卫星通信系统”等项目研究，为后期技术发展奠定了良好的技术基础。近年来，NASA尤为重视空间激光通信技术发展，并将其作为重要优先事项，加速推进空间激光通信技术的发展和成熟，使近地任务和深空任务的空间通信更为高效，以解决未来空间飞行任务面临的海量数据传输问题。

“月球激光通信演示验证”项目 美国NASA于2013年10月成功开展了“月球激光通信演示验证”项目。从月球轨道与多个地面站分别进行了双向激光通信试验，创造了622兆比特/秒的下行数据传输速率新记录，上行数据传输速率也达到20兆比特/秒。首次验证了空间激光通信系统的可行性以及系统在空间环境中的可生存性。

“激光通信中继演示验证”项目 美国NASA正在开展的“激光通信中继演示验证”项目主要用于验证激光通信技术的有效性和可靠性等。该系统包括2个地球同步轨道星载激光通信终端以及2个地面激光通信终端。NASA计划于2019年发射星载激光通信终端至地球同步轨道，开展为期2年的激光通信中继演示验证任务。任务中，位于美国加州的地面站将向距地约3.6万千米的地球同步轨道星载激光通信终端发射激光信号，随后地球同步轨道星载激光通信终端将信号中继到另一个地面站。目前，激光通信中继演示验证系统已成功通过关键决策点评审，并已于2017年12月开始进行开发集成与测试阶段，正为2019年新一阶段的演示验证任务积极准备。

“深空光學通信”项目 “深空光学通信”项目通信距离比“激光通信中继演示验证”项目更远，致力于研究激光通信对于深空任务数据速率、占用空间和功耗的改进作用。2017年NASA称，按照计划，深空光学通信项目将于2018年—2019年进行地面测试，2023年搭载普赛克飞行器向一颗金属小行星进发，进而对深空激光通信技术进行验证。

“一体化射频与光学通信”项目 NASA格伦研究中心团队正在开展“一体化射频与光学通信”概念研究，计划向火星轨道发送一颗激光通信中继卫星，用于接收远距离航天器的数据并将数据中继至地球。“一体化射频与光学通信”系统将使用射频和激光集成通信系统，既可为使用激光通信系统的新型航天器提供服务，也可为使用射频通信系统的传统航天器提供服务，将有效促进NASA所有空间资产间的互操作性。

欧空局重点推进激光通信系统商业化运营。欧空局早期实施的“半导体激光星间链路试验”等项目首次验证了低地球轨道至地球同步轨道的星间通信，项目取得的极大成功给了欧空局极大的信心。2008年底，欧空局决定在其“欧洲数据中继系统”（EDRS）中应用激光通信终端，以促进空间激光通信系统的研发和实施达到成熟阶段，并以商业模式运营。近年来，“欧洲数据中继系统”取得了一系列突破性进展，成为世界上首个商业化运营的高速率空间激光通信系统。

“欧洲数据中继系统”是由欧空局和空客防务与航天公司在“公私合作伙伴关系”机制下共同研发的世界首个独立运行的商业化空间激光通信系统，其中欧空局负责系统研发，空客防务与航天公司作为项目主承包商负责系统的建造、发射和运营。“欧洲数据中继系统”通过采用激光通信技术在地球静止轨道为近地轨道卫星、机载平台向欧洲地面站实时中继传输大量数据。“欧洲数据中继系统”一期系统的空间段包括两个地球静止轨道节点，分别是EDRS-A数据中继有效载荷和配置了数据中继有效载荷的EDRS-C专用卫星。

“欧洲数据中继系统”的首个激光通信中继载荷EDRS-A已于2016年1月30日成功发射，迈出了构建全球首个卫星激光通信业务化运行系统的重要一步。EDRS-A可提供激光和Ka波段两种双向星间链路，星间传输速率可达1.8吉比特/秒。在完成一系列在轨测试后，EDRS-A于2016年6月成功传输了欧洲哨兵1A雷达卫星的图像，并于2016年7月进入业务运行阶段。EDRS-A载荷实现在轨服务，表明欧洲已率先实现星间高速激光通信技术的业务化应用，是近年来欧洲航天技术快速发展的一个重要里程碑。

欧空局计划于2020年将“欧洲数据中继系统”扩展成为全球覆盖系统，形成以激光数据中继卫星与载荷为骨干的天基信息网，实现卫星、空中平台观测数据的近实时传输。EDRS不仅将满足欧洲航天活动对空间数据传输速率、传输量和实时性日益增长的需求，更将使欧洲摆脱对非欧地面站的依赖，保持空间通信的战略独立性。欧空局认为，美国防部及其无人机机队将是EDRS未来的主要市场。
日本致力于激光通信终端小型化研究

日本主要采取国际合作的方式进行空间激光通信技术研究，早期开展的“地面轨道间激光通信演示验证”等项目取得了巨大的成功，实现了世界首次低轨卫星与地面站及移动光学地面站之间的激光通信试验。近年来，为保持空间激光通信技术方面的优势，日本开始向激光通信终端小型化、轻量化、低功耗方向发展。

“空间光通信研究先进技术卫星”计划 日本“空间光通信研究先进技术卫星”计划旨在验证适用于50千克级小卫星的“小型光学通信终端”。2014年5月，“小型光学通信终端”搭载低轨小卫星发射入轨，并已于2014年8月—11月间成功开展了低轨卫星对地激光通信试验。“小型光学通信终端”总质量仅为5.8千克，最远通信距离达1000千米，下行通信速率10兆比特/秒，可构建绝对安全的全球光通信网络，使得飞机、卫星收集的高分辨率图像数据可通过空间激光通信链路下传至地面站。

“激光数据中继卫星”计划 日本2015年1月9日公布的新版《宇宙基本计划》将“激光数据中继卫星”计划正式列入其中，并于2015财年下拨了32.08亿日元作为启动经费。日本计划2019年发射“激光数据中继卫星”，将当前数据中继系统的微波链路替换为激光链路，通过激光实现先进光学卫星等新一代高分辨率对地观测卫星之间的通信，预设通信速率达2.5吉比特/秒，届时将使日本获得更高速的实时观测能力。
蕴含巨大应用价值

空间激光通信的高速率和高安全性将不断满足航天活动对空间数据传输速率、传输量和实时性日益增长的需求，必将使其成为未来空间通信的主要形式。深入挖掘和利用空间激光通信蕴含的巨大应用价值，对增强当前空间信息传输的实时性、安全性以及未来深空探测意义重大。

满足信息化战争对通信带宽不断增长的需求。现代信息化战争对通信带宽的需求越来越大，如战场遥感测绘信息、实时战斗高清图像、强干扰复杂电磁环境下的指令交互等无一例外需要稳定的信息传输技术做保障，使得对通信系统带宽资源需求急剧增长。传统微波卫星通信系统由于成本高昂，且卫星轨道资源和频谱资源日益紧缺，难以满足作战人员获取实时战场态势数据的迫切需求。空间激光通信系统具有巨大的带宽提升空间，可实现更高的数据传输速率，能够充分保证战场海量信息的实时性传输。同时，激光收发装置和信号处理装置体积小、重量轻、功耗低，星上配备多个激光收发装置具备可行性，为后续发展多天线激光通信技术奠定基础，从而可进一步提升数据传输速率，保证战场信息的及时传输。

保证战场数据传输的安全性和稳定性。战场数据传输的安全性和稳定性对于确保作战单元信息优势的全程获取和作战效能的充分发挥至关重要。传统的微波通信技术由于频谱规划的公开性以及信号旁瓣泄露问题，使得敌方极易通过信号侦收设备进行信号的分析和破解，造成安全隐患。同时，成熟的高功率宽带电磁脉冲技术也会使传统的卫星通信技术在战场上被干扰，失去战场制信息权。空间激光通信具有高安全性特点，很难被窃取和干擾，完全避免了传统微波通信技术存在的不足，其极强的方向性波束使得信号的泄露几乎可以忽略不计，且激光通信的高频率和高带宽也将使传统的干扰压制手段失效。

实现近地任务和深空任务高效空间通信。激光通信技术有望使数据传输速率比射频通信提高至少10～100倍，可在从低地球轨道到星际的所有空间区域中大幅提高数据传输速率，使近地任务和深空任务的空间通信更加高效。更高的数据传输速率意味着未来能从太阳系内任何位置传输直播视频，还可增加载人深空探索任务的通信带宽，从而帮助研究人员更快地采集科学数据，研究尘暴或航天器着陆等突发事件，甚至从其他行星表面发送视频。可以想象，空间激光通信网络一旦建立，人类或将开启至月球的快速可靠的数据连接网络，甚至还可以连接至火星和更遥远的星球，为人类征服遥远的星辰提供重要的通信支持。

责任编辑：葛 妍

作者：张保庆

激光天线语音通信分析论文 篇2：

关于智能穿戴设备天线包胶模的结构设计

【摘  要】智能可穿戴设备主要指的是一种便携式的通信设备，可以直接穿在身上或者是作为挂饰等相关配件整合到用户的衣物当中。当前，人们已经越来越重视智能穿戴设备的研究，逐步由原来的概念研究逐步向实体研究转化，比如说智能手表、谷歌眼镜、智能手环等逐步投入使用。智能手表属于一种可以供人们佩戴的新型穿戴智能设备，这种设备可以和互联网相连，在特殊条件下可以取代手机等设备的部分功能。由于当前智能设备的使用需求进一步增加，加强无线信号的接收发送具有非常重要的意义。本文重点对智能穿戴设备天线包胶模的结构进行研究和分析，以供参考。

【关键词】智能穿戴设备;天线;包胶模结构设计

1 智能穿戴设备行业的概述

智能穿戴设备比手机等终端更可以更容易的融入人们的生活。智能穿戴设备能够有效的采集、计算相关数据，并且向后台服务器当中传送，并且接受服务器的反馈，最终为人类提供相关的服务，可以有机的融入语音交互、显示、振动，将社会生活和智能技术相结合。

当前的智能手表主要使用的是2G、3G的方式进行通信，高端设备融入了GPS、蓝牙、WiFi的功能，不管是在人体做出的姿态，还是人体吸收、遮挡电磁波的情况，天线都需要具有较好的阻抗匹配性能，能够提供全方位的方向性。在智能穿戴设备当中，体积相对较小，智能穿戴设备天线包胶模的结构设计需要具有较好的尺寸稳定性，线路精度高，适合的3d圆弧面，在当前应用前景越来越广泛。

2 天线包胶模的相关概念

2.1 LDS天线的定义

LDS（Lase Direct Structuring）天线是德国LPKF公司开发的一种激光加工与电镀工艺共同完成的3D-MID（Three-dimensional molded interconnect device）生产技术，主要是把一些普通的塑胶元件进行电气互连，让结构件具有防护和支撑的功能，与此同时可以和导体电路之间进行结合，形成天线的功能。简而言之就是在注塑成型的塑料支架当中，通过激光技术进行三维电路的雕刻，接着进行电镀，让图案形成三维金属电路，这样就可以让塑料支架具有一定的电气性能。

这种技术主要应用于汽车电子、手机天线、医疗助听器等设备，在手机天线当中较为常用，通常可以将金属片以塑胶热熔的方式在手机背壳当中进行固定或者直接将其贴在手机背壳当中，LDS技术可以把天线通过激光雕刻的方式设计到手机外壳当中，不单单可以防止内部金属的干扰，还可以让手机的体积减小。

2.2 LDS天线工艺过程

LDS天线在设计和生产的过程中主要分为4个部分。首先是射出成型，在此过程中主要通过注塑机将一些特殊化学添加剂的专用热塑性塑料进行注塑成型，其次需要进行激光活化，在此过程中通过激光光束进行活化，让激光粉活化产生金属核，这样就会产生粗糙的表面，为后续金属核的电镀形成锚固点，第3步为电镀在LDS生产的过程中是非常重要的一个部分，通过激光活化的乳胶表面进行化学镀，可以产生5～8微米厚的金属电路，这些电镀材料主要有金属镍金属铜，可以让塑料具有一定的电特性。最后完成组装，在组装的过程中可以进行电路喷涂，具有较好的外观效果。

2.3包胶模具的概念

包胶主要是一种二次注塑成型产品，通常由外包和主体两个部分组成。在模具制造的过程中首先进行硬胶主体的制造，主体硬胶模具在设计的过程中依照正常设计程序，需要以硬胶成品为参照。在生产的过程中，首先将硬胶主体生产出来，接着在硬胶主体上放入外包模具当中，完成外包软胶注塑生产工作。

3 智能手表LDS天线包胶模的结构设计

LDS天线包胶生产的过程中，出现的主要问题在于软硬胶脱开以及走线断裂，下面对这两点进行具体分析。

3.1包胶力

在设备的研发试产过程中，软胶边缘容易出现脱开的情况，通过壳体邊缘的合理设计让结构增强，可以有效的让包胶力改善，在此过程中需要对抓胶结构进行合理的设计。

具体分析图1可以发现，硬胶和软胶之间的结合力相对较差，表带和LDS天线前壳之间容易出现剥离。

对其原因进行分析，主要是表带当中的材质和前壳原材料没有很强的结合性，其次天线走线的过程中，金属镀层和软件之间的结合力无法达到要求，与此同时表带和前壳结合的结构设计过程中出现一定的缺陷，导致易剥离的问题。在解决的过程中，如图二所示，前壳结构适当增加卡合槽，与此同时让前壳硬胶和表带软胶的填充量增加，可以让产品的结合性进一步增强。

3.2 LDS天线走线断裂

通过显微镜进行观察，发现走线断裂的原因主要是两点，一点为压强，另外一个为温度。温度的问题主要可以提高一射的热变形温度的方法解决。其次，可以通过保护方式在LDS面上增加一定的耐温保护层，这样可以避免嵌件和形变等问题，而压强的问题同样可以有效的解决，首先可以让浇口分散注塑压力增加，其次可以加强模具的支撑，让包胶压力下出现的变形造成的走线断裂问题有效解决。

如图三所示天线断裂的问题，主要原因是在天线进胶口的周围注塑进胶的压力较大。在此过程中没有形成牢固的支撑而造成天线出现断裂，如图4所示，在模具上加大支撑，这样可以让天线断裂的问题得到有效的改善，在后续设计的过程中需要防止天线靠近浇口，防止天线周围模具悬空。

4 结论

随着科学技术的进步，智能穿戴设备逐步开始发展，在整合了强大的功能后，依然需要保证具有良好的讯号质量，与此同时需要重视小型化，将产品体积大小缩到极限。在天线设计的过程中面临着小尺寸以及多天线要求的挑战，在设计的过程中，天线本身的大小仍存在其物理极限，一定要重视天线小型化和一体化的结合。本文重点对智能穿戴设备天线包胶结构设计进行分析，并且列举了相关的实例，具体介绍一下LDS天线LDS天线包胶膜结构设计，有利于该技术的进一步推广和使用。

参考文献：

[1]封顺天，可穿戴设备发展现状及趋势.中国电信股份公司北京研究院 北京，2015.

[2]宋博林，可穿戴设备的现状和未来发展方向概述.武汉大学，2014.

（作者单位：上海歌尔声学电子有限公司）

作者：朱华琴

激光天线语音通信分析论文 篇3：

机载海洋溢油探测任务系统

摘   要： 比较分析了海洋溢油探测的主要传感器，提出了基于合成孔径雷达（SAR）、激光荧光传感器（LFS）、船载自动识别系统（AIS）的机载海洋溢油探测任务系统。机动探测主要探测的内容包括航路、油井及事故突发海域溢油位置、面积、油量、种类等数据，并动态监视油膜运动趋势。分析了载荷、通信、地面保障、信息处理4个分系统，研究了AIS接收机（带安装架）、AIS天线的信息处理功能。实例验证表明该系统易于安装、成本低、实用性强。

关键词： 合成孔径雷达（SAR）;激光荧光传感器（LFS）;船载自动识别系统（AIS）;机载;海洋;溢油探测

引言

海洋溢油灾害是指大量石油泄露到海洋里所造成的灾害[1]。海洋溢油的原因是多方面的，主要包括船舶碰撞、翻沉、海洋采油平台储油输油设施泄露等[2]。沿海炼油厂及其他石油工业企业排放的含油污水亦会污染附近海域[3]。此外，油轮压载水的恶意排放也会导致海洋溢油事故发生[4]。

海洋溢油事故往往造成大面积海域污染，造成严重的生态破坏，已经引起了各国的重视。各国都在积极参与海洋溢油的监视和遥感监测，主要手段包括卫星遥感探测、航空遥感监测。卫星遥感探测具备探测范围大、数据易解译的优点，但卫星遥感成像比例尺小、地面分辨率低，不具备机动、灵活的特点，误判率高，一定程度上限制了海洋溢油探测的应用效果。航空遥感监测具有灵活、机动的优势，是发达国家进行海洋监测的重要手段，也是事故监测工作中使用最多而且有效的技术，其中最常使用的航空遥感器有合成孔径雷达（SAR）、激光荧光探测器（LFS）、红外/紫外传感器（IR/UV）等。

我国激光诱导荧光探测海面溢油技术在20世纪90年代以来也得到了长足的进展。李颖等率先对海上溢油遥感监测技术进行了大量的研究，研制了机载激光荧光溢油探测系统，并且得到了良好的应用，能够获取几种常见船舶的溢油（原油、重燃油、轻柴油及机油等）的光谱信息，以识别油种[5]。该系统做到了真正的小型化、轻量化。

本文在前人工作的基础上，基于相关传感器性能比较，进一步分析研究机载海洋溢油探测任务系统，尤其是设计了载荷、通信、地面保障、信息处理4个分系统。

1  相关传感器性能比较

机载遥感溢油探测传感器包括：侧视机载雷达（SLAR）、合成孔径雷达（SAR）、可见光传感器（VIS）、红外/紫外传感器（IR/UV）、激光荧光传感器（LFS）、微波辐射计（MWR）、搜索雷达（SR）、前视红外传感器（FLIR）等[6-8]。表1对部分传感器进行了比较。其中，LFS是大功率紫外线激光仪，可以向水体表面发出短波脉冲（5～20 nm）。激光感应振荡产生的荧光和反散射由荧光望远镜接收，并作出溢油种类鉴别和油层厚度测量，它是目前唯一能够区别海草油污染、探测海滩溢油、鉴别溢油种类的传感器，也是目前唯一能够探测冰、雪油污染的可靠的手段，是各类溢油探测应用中的强有力工具[9]。

不同油类物质的荧光光谱特征如图1所示，它们有比较大的差异。一般地，仅用肉眼就可以通过这些荧光谱线识别出对应的油种。根据图1，对各油种的波谱特征，如峰值波长、对应通道及荧光强度等进行总结，如表2所示。

2  系统组成及特点

基于各個传感器的特点，只要选择SAR与LFS的组合，就可达到非常良好的应用效果。采用SAR进行远距离大范围探测，一旦发现疑似溢油区域，就提供溢油位置、面积信息，再采用LFS进行近距离监测，实现溢油确认、油膜种类鉴定、油膜厚度计算[10]。再配备AIS（国际海事组织建立的船载自动识别系统的缩写）、GPS、GIS进行疑似肇事船只判定、综合数据分析等[11]。

系统包括任务载荷分系统、通信分系统、地面保障分系统、信息处理分系统4大部分。

（1）任务载荷分系统包括SAR、LFS、AIS、任务监控、探测资料处理5个子系统，是实施溢油探测的任务载荷，依托载机平台在空中实施溢油探测。

（2）通信分系统负责地面与空中的数据传输，实现地面指挥中心与飞行平台之间任务数据的传输。

（3）地面保障分系统负责提供探测飞行所需要的备品备件支持以及系统的运输、检测、维修。

（4）信息处理分系统负责飞行探测后的探测数据处理以及飞行结束后的数据上报。

2.1  任务载荷分系统

任务载荷分系统包括SAR、LFS、AIS、任务监控、探测资料处理5个子系统。SAR子系统实现大面积搜索及实时成像。实时成像结果发送至探测资料处理子系统进行自动检测、识别。疑似溢油图像、位置、面积信息发送至任务监控子系统。飞行员及操作员操作系统进入LFS模式，荧光数据发送至探测资料处理子系统，进行油膜确认、溢油种类提取、厚度信息提取。处理结果发送至任务监控子系统，任务监控子系统将溢油位置、面积、种类、厚度信息打包，通过卫星通信发送至地面指挥中心。

2.1.1  SAR子系统

SAR子系统实现对海面溢油的全天候、全天时动态探测。

SAR子系统基本功能如下：

（1）具备对海成像能力;

（2）机上完成实时成像处理及自动溢油检测、识别、报警;

（3）工作模式预装订或由人工控制;

（4）具备自检测能力。

SAR子系统由3个可更换单元（LRU）——天线单元、低功率射频单元和综合电子单元组成。

雷达工作于条带模式，在实施任务规划时，预先确定成像带，并根据任务规划确定相应的飞行航线。明确飞行航线与成像带后，即可确定雷达工作的相关参数，如场景中心距离、天线下视角等。当飞机沿指定的飞行路径飞到成像带起始点时，开始进行连续无缝的条带成像，直到指定的成像带终点或雷达被命令完成其他功能为止。

2.1.2  LFS子系统

LFS子系统基本功能如下：

（1）生成不同油种荧光光谱;

（2）自动识别常见溢油（原油、柴油、机油等）油种;

（3）系统时序及增益可控。

LFS子系统主要由激光器、激光束扩束准直系统、光学收集和光谱分光系统、光电探测系统、数据采集和数据处理系统组成。

LFS子系统工作模式为点状测量。在飞行过程中，激光器垂直向海面发射一定频率的脉冲激光，并通过参数的设置来接收海面产生的荧光信号。

根据现场天气及环境情况制定飞行方案，确定飞行高度及速度，设置系统延时、积分时间、门宽等参数。程序启动后先进行初始化，调节冷却温度进行制冷。可选择触发方式。启动激光器激发样品荧光，同时获取光谱数据，这期间可调节设备参数，以获取最佳效果，最后将光谱图像显示出来，保存光谱数据，并自动识别油种。

一旦发现海面溢油，即降低飞行高度至700 m以下的指定高度，获取油种数据，传输油种识别结果至地面站。地面指挥中心结合飞行路线及GPS，结合GIS，给出不同油种分布的结果，用于溢油应急决策。

2.1.3  AIS子系统

AIS是通过广播通信系统方式，在本船与其他一些船舶以及海岸空台站之间建立导航数据交换的系统。该系统是在一个或多个频道上工作的，是由两个或更多个电台构成的无线电数据链系统。

AIS子系统主要用于侦收海区船舶发送的AIS信息，按照《船载自动识别系统技术特性（ITU-R M.1371-4）》[12]解析接收到的全部报文，并通过接口上报AIS信息给上位处理机，实现民船目标的自动识别、定位和管理等功能。

AIS子系统由AIS接收机（带安装架）、AIS天线、一体化工控机、高频电缆、信号电缆等组成。

2.1.4  任务监控子系统

任务监控子系统包括任务监控终端及任务监控软件。任务监控软件运行在任务监控终端设备上，主要完成任务载荷工作调度及任务切换、处理结果的输出显示，主要功能概述如下：

（1）控制SAR、LFS、AIS等任务载荷的任务开启与调度切换;

（2）控制任务载荷的工作参数设置;

（3）实时接收各类与任务执行相关的有效信息（包括SAR探测图像、LFS探测数据、AIS数据、飞行平台状态、飞行平台参数、任务载荷状态等）;

（4）实时显示SAR处理图像、LFS光谱图像，自动检测油膜参数信息。

2.1.5  探测资料处理子系统

探测资料处理子系统完成数据处理和数据记录。具体功能如下：

（1）依据雷达输入的SAR探测图像，实时检测是否存在疑似油膜，输出油膜参数（面积、中心位置）至任务监控子系统;

（2）依据LFS探测数据，确定是否存在油膜，输出油膜光谱图像、油膜参数（种类、来源、厚度）至监控终端子系统;

（3）完成SAR图像数据、LFS实时处理数据、AIS数据记录。

2.2  通信分系统

通信分系统将溢油探测结果（油污位置、面积、种类、油量）以报文形式分发给地面指挥中心，以确定溢油事故等级，作为生态索赔依据，并为最终清理措施提供信息支撑。同时通信分系统还需具备飞行平台与海面清污船的语音通信功能。本系统通信网络采用SCOTTY超视距系统。

SCOTTY超视距系统通过L波段卫星通信，全天候工作，不限作用距离，这使得地面站可在千里之外遥控指挥飞机。SCOTTY超视距系统在飞机顶部安装一个工作于卫星模式的定位天线以及一个卫星通信处理系统。这个卫星通信处理系统与舱外监视设备和飞机舱内通信系统相连。

2.3  地面保障分系统

地面保障分系統位于地面指挥中心，负责提供飞行探测所需要的备品备件支持以及系统的运输、检测、维修服务。

2.4  信息处理分系统

信息处理分系统位于地面指挥中心，负责飞行探测后的探测数据处理以及飞行结束后的数据上报。

3  结束语

以SAR和LFS为核心的机载海洋溢油探测任务系统，可以机动探测主要航路、油井及事故突发海域溢油位置、面积、油量、种类等数据，动态监视油膜运动趋势，为判定事故等级、追溯肇事船只、依法进行生态索赔等提供依据，为油污清理提供信息支持。

同时，该系统易于安装到中小型固定翼飞机，如奥地利钻石飞机公司的DA42MPP飞机上，成本低，实用性强。

参考文献

[1] Brekke C， Solberg A H S. Oil spill detection by satellite remote sensing[J]. Remote Sensing of Environment， 2005， 95（1）： 1-13.

[2] 陈辉， 赵朝方. MODIS多光谱信息在海上溢油检测中的应用[J]. 海洋湖沼通报， 2009（3）： 46-52.

[3] Fingas M， Brown C. Review of oil spill remote sensing[J]. Marine Pollution Bulletin， 2014， 83（1）： 9-23.

[4] 尹奇志， 初秀民， 孙星， 等. 船舶溢油监测方法的应用现状及发展趋势[J]. 船海工程， 2010， 39（5）： 246-250.

[5] 李颖， 刘丙新， 陈澎. 高光谱遥感技术在水上溢油监测中的研究进展[J]. 海洋环境科学， 2012， 31（3）： 460-464.

[6] 刘康炜， 杨文玉. 海上溢油监测技术研究进展[J]. 安全，健康和环境， 2012， 12（7）： 1-3.

[7] 李四海. 海上溢油遥感探测技术及其应用进展[J]. 遥感信息， 2004（2）： 53-57.

[8] 安居白. 航空遥感探测海上溢油的技术[J]. 交通环保， 2002， 23（1）： 24-26.

[9] 刘兴权， 苏伟光， 苏奋振. 基于SAR图像的海洋溢油提取方法研究[J]. 黑龙江科技信息， 2008（22）： 56-57.

[10] 陈海菊， 安居白， 刘建鑫. 基于SVM的激光诱导荧光遥感识别海面溢油[J]. 应用能源技术， 2008（2）： 6-9.

[11] 兰国新， 李颖， 李宝玉， 等. 基于多源遥感的海上溢油应急监测研究与应用[J]. 大连海事大学学报， 2012， 38（1）： 97-100.

[12] 船载自动识别系统技术特性： ITU-R M.1371-4[S].

作者：王根成 高超