單波段

單波段是單一調幅中波收音機或調頻收音機。每個波段都有不同的調節範圍，每個範圍內在特定的頻率有特定的電台。限制波段的一些收音機，比如我們用的手機上的收音機(只有調頻)，錄音機上的收音功能(中波和調頻)，在一些場合表現比全波段收音機要好。

基本介紹

• 中文名：單波段
• 外文名：Single band
• 描述：分割後形成的各頻帶的波段
• 套用：收音機
• 學科：物理

概念敘述

單波段是利用日本微波數字廣播電視“ISDB-T（integrated service digital broadcasting-terrestrial）”向便攜設備傳送廣播電視的服務的名稱。將於2006年4月1日正式開播。

頻帶分割

ISDB-T將6MHz廣播電視頻率分割成13個頻帶，每個頻帶均可選擇負載波的調製方式及卷積碼（Convolutional Code）的編碼率。分割後形成的各頻帶稱為波段。實際上，其中有1個波段的頻帶是保護頻帶（Guard Band），因此每個波段的頻帶為429kHz。單波段（One Segment）就是使用其中1個波段的廣播服務。傳送的影像為QVGA格式（320×240像素）。面向固定接收的HDTV廣播電視使用的是13個波段，不過在單波段廣播電視開始後，就只能使用剩餘的12個波段。單波段廣播電視最初將採用與微波數位電視播放同樣內容的Simulcast廣播電視（無線電和電視同時聯播）形式。

制定規範

日本電波產業協會（ARIB）已於2004年12月制定了單波段廣播電視的規範（表）。在制定規範時，曾對是否對影像進行加擾（Scramble）進行過討論，不過制定完成的規範並未採納。影像編碼方式採用H.264/MPEG-4 AVC。利用CCI（Copy Control Information）對拷貝進行控制。通過限制與通信伺服器之間進行數據交換來防止訪問保存在非揮發性記憶體（NVRAM）中的個人信息。通過限定允許訪問的伺服器，各廣播電視台在管理上述信息方面建立了完善的體制。BML（Broadcast Markup Language）增加了對HDTV廣播電視使用的部分函式進行擴展後的選擇項。比如，可向廣播電視台傳送電子郵件來預訂節目，或者在日程表中追加節目信息等。另外，配合使用GPS的位置信息及BML，還可顯示距離最近的飯店。

從單波段到超光譜的紅外光譜成像技術

研究背景

紅外成像探測在軍事領域套用十分廣泛，其中大多數的常規套用基本上都是基於某紅外波段的信號強度來建立的圖像輸出，而忽略了電磁波信號除振幅之外的其他參數所包含的大量信息（如波長、偏振態等），利用光譜成像技術把這些信息加以綜合利用可以大幅增強圖像的可讀性，從而有效提高對目標的辨識能力及作用距離。

單一波段譜與譜成像

經常耳聞從事光電成像套用領域的技術人員有類似的如下認識：紅外探測器的回響波段應該越寬越好，因為進入光學系統的能量會越多，探測距離也就越遠。這一認知乍聽上去很有道理，但實際上遠不是這么回事。對於紅外成像套用，不止要關心接收到的輻射強度，最重要的一點是對目標的辨識是通過目標與背景的對比度來實現的（比較優勢），回響頻寬設定比較寬的話，目標的能量是增多了，但有可能背景增加的能量更多，反而導致對比度下降而更不容易識別目標。簡單舉個例子，假如存在一個全譜探測器，可以回響所有波長的信號，且不同波長的回響率都相同，那該探測器輸出的圖像會是什麼樣子？恐怕即便能分辨出目標，也是淹沒在一片噪聲當中，全譜也就變成了“沒譜”。

不少人都以為很多紅外探測器之所以不能在更寬的波段上回響（如法國Sofradir公司的長波探測器的回響波段是 7.7～10.3 μm）是因為探測器的性能做不上去，其實如軍事套用較多的碲鎘汞探測器，其後截止波長在一定範圍內可根據需要調整材料組分來進行相應的設定（暫不討論因此而帶來的工藝上的難度差別），其前截止波長是由杜瓦濾光片限制的，器件到底工作在哪一個具體回響波段，更重要的決定因素是要根據套用所針對的目標和背景的紅外輻射特性以及大氣傳輸特性來確定，而不是越寬越好。波段過窄確實會帶來能量減少的問題，但波段過寬有可能會讓不必要的背景雜波進入畫面，反而導致圖像雜亂，對比度下降，更不容易識別目標。

圖1全輻射曲線

圖1是280～320 K溫度的全輻射曲線，假設目標溫度為310 K，背景溫度為300 K，單從目標背景對比度計算，全頻段的對比度為：C₀～_∞≈0.0065；中波波段的對比度為：C₃～₅≈0.17413；長波波段的對比度為：C₈～₁₂≈0.07911。由此可看出，即便僅從能量的角度來看，全頻段的對比度反而更差，而真實場景的紅外輻射情況會更複雜。

光譜成像概念

光譜成像是將成像技術和光譜技術相結合的多維信息獲取技術，其實質是將電磁波進行波長細分，在不同的波長段進行成像，可同時探測目標的二維幾何空間與一維光譜信息。不同波長的電磁波如圖2所示，嚴格來說只要有合適的探測手段，任何波長的電磁波都可以被成像，但通常意義上說的光電成像主要包括可見光波段和紅外波段。

圖2不同波長的電磁波

廣義上講，單波段紅外成像也可以稱為光譜成像，它是在該紅外譜段上的成像。再細分下去，如果在軍事套用較廣的短波、中波或長波中的兩個以上波段同時成像，可叫多色或多波段成像，在上述波段內再持續細分成像。通常根據感測器的光譜解析度對光譜成像技術進行分類。

無需消光係數的單波段紅外被動測距

研究背景

隨著光電對抗技術的發展，被動定位技術已成為一種重要的研究方向。其中，紅外被動測距是光電被動定位技術的一個研究熱點。儘管，被動探測目標的紅外輻射只能提供目標的角度信息，而無法直接提供距離參數，但利用紅外輻射在不同的兩個波段上衰減係數或輻照度衰減的差異，可以較好地實現空中紅外輻射源的測距。在實際套用中，雙波段被動測距性能受較差波段性能的影響，因此，它的可靠性不見得比單波段被動測距高。故研究單波段紅外被動測距儘管困難，但很有意義。文中研究了小採樣間隔下目標輻射強度之比與目標距離比的關係式，並且通過數值分析在較寬氣象條件下消除了消光係數的影響。仿真實驗證明，這種目標距離比的改進是可行的，能夠明顯改善以往經由目標距離比實現的距離估計。

圖3 目標對觀測器的三維空間運動模型

基於距離比的單波段被動測距

以往的研究表明，單波段被動測距只可能在特定條件下，或採取特別手段實現。在該研究中，對觀測條件及觀測坐標系作如下設定：當採樣間隔很小時，高速運動的目標或觀測器均可被假定作直線運動，即S_n、S_n+1、S_n+2在一條直線上，T_n、T_n+1、T_n+2在一條直線上；S、T用於區分觀測器和目標。這一假設與參考文獻中的直線分段擬合是一致的。

方法的改進

當兩次採樣間隔比較小的時候，在3個相鄰觀測間隔內，小目標的輻射不會發生大的波動；因此，可以被視為一個具有恆定輻射強度的點源。這時，紅外探測器探測到的輻照度E與目標距離r的關係為

式中：J為探測器可接收到的目標輻射強度，未知量；τ為單位長度上的大氣透過率，經驗常數。記n、n+1個採樣點上，目標到探測器的距離分別為r_n、r_n+1。

在採樣間隔很小的情況下，在相鄰採樣時刻，目標到觀測器的距離變化是有限的。例如，在高於25 Hz的採樣頻率下，對飛機目標和機載觀測平台，假定|r_n+1-r_n|<60 m是合理的。在這些假設的前提下，以消光係數為控制量對公式進行了切比雪夫擬合，其中，消光係數變化範圍是0.1~1.1，對應氣象條件從晴朗、霾、小雨、小雪到中雨。經過擬合，消除了消光係數。該方法不需要指定具體紅外感測器的使用波段。