Численные процедуры идентификации и восстановления концентраций веществ в открытой атмосфере при обработке единичного измерения фурье-спектрорадиометра
Кочиков И.В., Морозов А.Н., Фуфурин И.Л.

Аннотация:
Разработаны алгоритмы численного решения задачи идентификации веществ и восстановления их концентраций по инфракрасным спектрам среднего разрешения в области 7-14 мкм, полученным на ИК фурье-спектрорадиометре. Алгоритмы позволяют идентифицировать вещества по единичному спектру открытой атмосферной трассы. Вместо рассмотрения многомерной системы линейных уравнений предлагается решать одну или несколько одномерных задач. Переход к одномерной задаче осуществляется методами корреляционного анализа. Исследовано влияние шумов в исходном спектре на ошибки решения задачи определения концентраций.

Ключевые слова :
Фурье-спектроскопия, дистанционный газоанализ, идентификация веществ, восстановление концентраций.

Литература:

  1. Морозов, А.Н. Пассивная локация химических соединений в открытой атмосфере с помощью Фурье-спект­рорадиометра / А.Н. Морозов, С.И. Светличный, С.Е. Та­балин // Успехи современной радиоэлектроники. – 2007. – № 8. – С. 34-47.
  2. Балашов, А.А. Cовременные фурье-спектрометры – новая ветвь компьютеризированной оптической техники / А.А. Балашов, В.А. Вагин, Г.Н. Жижин // Компьютерная оптика. – 1989. – № 4. – С. 78-89.
  3. Морозов, А.Н. Основы фурье-спектрорадиометрии / А.Н. Морозов, С.И. Светличный. – М.: Наука, 2006. – 275 с.
  4. Puckrin, E. Measurement of tropospheric ozone by thermal emission spectroscopy / E. Puckrin, W.F.J. Evans // Atmospheric Environment. – 1996. – Vol. 30, N 4. – P. 563-568.
  5. Rothman, L.S. The HITRAN database 1986 / L.S. Rothman, R.R. Gamache, A. Goldman [et al.] // Appl. Optics. – 1987. – Vol. 26. – P. 4058-4097.
  6. Chèdin, A. The GEISA data bank 1984 version / A. Chèdin, N. Husson, N.A. Scott [et al.]. – Internal Note LMD, No 127, February 1985, reviewed october 1986.
  7. Дворук, С.К. Мониторинг загрязняющих веществ в атмосфере с помощью Фурье-спектрорадиометра / С.К. Дворук, В.Н. Корниенко, И.В. Кочиков [и др.] // Опт. журн. – 2004. – Т. 71, № 5. – С. 7-13.
  8. Кочиков, И.В. Распознавание веществ в открытой атмосфере по единичной интерферограмме фурье-спект­рорадиометра / И.В. Кочиков, А.Н. Морозов, С.И. Свет­личный, И.Л. Фуфурин // Опт. и спектр. – 2009. – Т. 106, № 5. – С. 743-749.
  9. Тихонов, А.Н. Методы решения некорректно поставленных задач / А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. – М: Наука, 1979. – 285 с.
  10. Козинцев, В.И. Лазерный акусто-оптический анализ многокомпонентных газовых смесей / В.И. Козинцев, М.Л. Белов, В.А. Городичев, Ю.В. Федотов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 352 с.
  11. Микаэлян, А.Л. Биологический алгоритм распознавания сильно скоррелированных образов / А.Л. Ми­каэлян, Б.В. Крыжановский // Труды Института системного программирования РАН. – 2004. – Т. 7. – С. 17-26.
  12. Donoho, D. Stable Recovery of Sparse Overcomplete Representations in the Presence of Noise / D. Donoho, M. Elad, V. Temlyakov// IEEE Trans. Information Theory. – 2006. – Vol. 52. – P. 6-18.
  13. Grasmair, M. Non-convex sparse regularization / M. Gras­mair // J. Math. Anal. Appl. – 2010. – Vol. 365, N 1. – P. 19-28.
  14. Kügler, P. Parameter identification for chemical reaction systems using sparsity enforcing regularization: a case study for the chlorite-iodide reaction / P. Kügler, E. Gau­bitzer, S. Müller // J. Phys. Chem. A. – 2009. – Vol. 113(12). – P. 2775-2785.
  15. Фуфурин, И.Л. Сравнительный анализ эффективности работы двух методик беспробоотборного пассивного мониторинга веществ по данным ИК фурье-спектрорадиометра / И.Л. Фуфурин, А.Н. Морозов // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова. Серия: Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. Выпуск: IV – М.: 2011. – С. 105-108.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20