1、在社會經(jīng)濟快速發(fā)展過程和構(gòu)建和諧社會進程中，社會生活中的公共安全問題與經(jīng)濟生產(chǎn)運行中的能源緊缺問題已成為制約經(jīng)濟快速發(fā)展和構(gòu)建和諧社會的瓶頸，日益受到人們的廣泛關(guān)注。因此，發(fā)展新的氣體信息獲取及其信號處理技術(shù)方法來加強對公共安全的監(jiān)測和預(yù)警，以及開發(fā)新的清潔生物能源感知探測與生產(chǎn)控制技術(shù)來替代日益減少和不可再生的化石能源，將具有十分重要的實際工程應(yīng)用意義。在以往氣體探測技術(shù)方法中，對于氣體的本征感知屬性信息的探測技術(shù)研究較多，如氣體的溫

2、度和濃度等，但隨著發(fā)展的需要，人們不再滿足于現(xiàn)有的氣體探測技術(shù)，而試圖獲取氣體的空間信息，如空間方位信息。因此，氣體空間信息探測技術(shù)研究已成為當(dāng)前氣體探測及其智能信號處理的研究內(nèi)容之一。 在氣體信號源方位探測技術(shù)的應(yīng)用研究方面，主要通過對公共安全與生物能源領(lǐng)域的氣體信號探測應(yīng)用研究，提出了包括狹長空間和寬平空間在內(nèi)的氣體信號源方位探測的方法研究需求與問題，闡明了氣體信號源方位探測的實際工程應(yīng)用的意義和目的。如在公共安全領(lǐng)域，利用

3、氣體信號源方位探測技術(shù)可以實現(xiàn)對火災(zāi)火源的快速定位，從而縮短火災(zāi)探測報警時間，有利于人員安全疏散；在生物能源領(lǐng)域，利用氣體信號源方位探測技術(shù)可以實現(xiàn)對生物燃氣氣源的定位，有利于于生物燃氣生產(chǎn)系統(tǒng)的燃氣采集、輸運的控制操作，以實現(xiàn)規(guī)?；B續(xù)工業(yè)生產(chǎn)。 氣體信號源方位探測是氣體空間信息探測的一個基本內(nèi)容。本論文針對實際工程應(yīng)用的需求和應(yīng)用特點，結(jié)合氣體擴散流動的一些基本規(guī)律和特征性質(zhì)，對氣體的空間信息探測——氣體信號源方位探測的基本

4、方法原理與計算算法等關(guān)鍵技術(shù)，以及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究問題進行了深入研究與探討。本論文所取得的研究成果包括以下幾個方面： 1．在氣體擴散理論與模型的研究方面，從實際工程應(yīng)用背景出發(fā)，通過研究與分析包括一般流體、湍流、湍流擴散、連續(xù)點源的湍流擴散以及浮力羽流與平面射流等氣體擴散的基本規(guī)律、理論和應(yīng)用等，從中得到如下特性：（1）在狹長空間中氣體擴散會沿一定方向擴散，且氣體濃度分布呈現(xiàn)遞減的變化趨勢；（2）在寬平的空間中氣體擴散，氣體濃

5、度梯度會在空間頂部平面上圍繞一個中心點沿著頂部水平呈圓形以一定的速率向四周擴散，呈現(xiàn)出以一個中心點為圓心的濃度梯度分布的平面波擴散形式特征。這些研究結(jié)論為后續(xù)的氣體信號源探測方法的理論研究與建立提供了基礎(chǔ)性的依據(jù)，開辟了新的研究方向和新思路。 2．在狹長空間氣體信號源方位探測的方法研究方面，將探測傳感器陣列引入氣體信號采集過程，將Rough集的數(shù)學(xué)方法工具引入氣體探測信號處理的計算模型，提出了狹長空間氣體信號源方位探測的基本原理

6、，給出了一種基于Rough測度的狹長空間氣體信號源方位探測算法，該算法通過計算各個傳感器陣元上采樣信號的Rough測度，來發(fā)現(xiàn)信號空間中的極化特征，并結(jié)合狹長空間內(nèi)氣體擴散特性，確定氣體信號源的方位，仿真計算分析了該方法的適用性和穩(wěn)健性等問題。 3．在寬平空間氣體信號源方位探測的方法研究方面，根據(jù)氣體在寬平空間內(nèi)的濃度擴散分布特性，并基于不改變現(xiàn)有的傳感器技術(shù)的考量，從傳感器陣列的信號處理角度出發(fā)，提出了基于雙線傳感器陣列的寬平