[科普中国]-单波段

单波段是单一调幅中波手音机或调频收音机。每个波段都有不同的调节范围，每个范围内在特定的频率有特定的电台。限制波段的一些收音机，比如我们用的手机上的收音机(只有调频)，录音机上的收音功能(中波和调频)，在一些场合表现比全波段收音机要好。

概念叙述单波段是利用日本微波数字广播电视“ISDB-T（integrated service digital broadcasting-terrestrial）”向便携设备发送广播电视的服务的名称。将于2006年4月1日正式开播。

频带分割ISDB-T将6MHz广播电视频率分割成13个频带，每个频带均可选择负载波的调制方式及卷积码（Convolutional Code）的编码率。分割后形成的各频带称为波段。实际上，其中有1个波段的频带是保护频带（Guard Band），因此每个波段的频带为429kHz。单波段（One Segment）就是使用其中1个波段的广播服务。发送的影像为QVGA格式（320×240像素）。面向固定接收的HDTV广播电视使用的是13个波段，不过在单波段广播电视开始后，就只能使用剩余的12个波段。单波段广播电视最初将采用与微波数字电视播放同样内容的Simulcast广播电视（无线电和电视同时联播）形式。1

制定规范日本电波产业协会（ARIB）已于2004年12月制定了单波段广播电视的规范（表）。在制定规范时，曾对是否对影像进行加扰（Scramble）进行过讨论，不过制定完成的规范并未采纳。影像编码方式采用H.264/MPEG-4 AVC。利用CCI（Copy Control Information）对拷贝进行控制。通过限制与通信服务器之间进行数据交换来防止访问保存在非挥发性内存（NVRAM）中的个人信息。通过限定允许访问的服务器，各广播电视台在管理上述信息方面建立了完善的体制。BML（Broadcast Markup Language）增加了对HDTV广播电视使用的部分函数进行扩展后的选择项。比如，可向广播电视台发送电子邮件来预订节目，或者在日程表中追加节目信息等。另外，配合使用GPS的位置信息及BML，还可显示距离最近的饭店。

从单波段到超光谱的红外光谱成像技术研究背景红外成像探测在军事领域应用十分广泛，其中大多数的常规应用基本上都是基于某红外波段的信号强度来建立的图像输出，而忽略了电磁波信号除振幅之外的其他参数所包含的大量信息（如波长、偏振态等），利用光谱成像技术把这些信息加以综合利用可以大幅增强图像的可读性，从而有效提高对目标的辨识能力及作用距离。

单一波段谱与谱成像经常耳闻从事光电成像应用领域的技术人员有类似的如下认识：红外探测器的响应波段应该越宽越好，因为进入光学系统的能量会越多，探测距离也就越远。这一认知乍听上去很有道理，但实际上远不是这么回事。对于红外成像应用，不止要关心接收到的辐射强度，最重要的一点是对目标的辨识是通过目标与背景的对比度来实现的（比较优势），响应带宽设置比较宽的话，目标的能量是增多了，但有可能背景增加的能量更多，反而导致对比度下降而更不容易识别目标。简单举个例子，假如存在一个全谱探测器，可以响应所有波长的信号，且不同波长的响应率都相同，那该探测器输出的图像会是什么样子？恐怕即便能分辨出目标，也是淹没在一片噪声当中，全谱也就变成了“没谱”。

不少人都以为很多红外探测器之所以不能在更宽的波段上响应（如法国Sofradir公司的长波探测器的响应波段是 7.7～10.3 μm）是因为探测器的性能做不上去，其实如军事应用较多的碲镉汞探测器，其后截止波长在一定范围内可根据需要调整材料组分来进行相应的设定（暂不讨论因此而带来的工艺上的难度差别），其前截止波长是由杜瓦滤光片限制的，器件到底工作在哪一个具体响应波段，更重要的决定因素是要根据应用所针对的目标和背景的红外辐射特性以及大气传输特性来确定，而不是越宽越好。波段过窄确实会带来能量减少的问题，但波段过宽有可能会让不必要的背景杂波进入画面，反而导致图像杂乱，对比度下降，更不容易识别目标。

图1是280～320 K温度的全辐射曲线，假设目标温度为310 K，背景温度为300 K，单从目标背景对比度计算，全频段的对比度为：C0～∞≈0.0065；中波波段的对比度为：C3～5≈0.17413；长波波段的对比度为：C8～12≈0.07911。由此可看出，即便仅从能量的角度来看，全频段的对比度反而更差，而真实场景的红外辐射情况会更复杂。

光谱成像概念光谱成像是将成像技术和光谱技术相结合的多维信息获取技术，其实质是将电磁波进行波长细分，在不同的波长段进行成像，可同时探测目标的二维几何空间与一维光谱信息。不同波长的电磁波如图2所示，严格来说只要有合适的探测手段，任何波长的电磁波都可以被成像，但通常意义上说的光电成像主要包括可见光波段和红外波段。

广义上讲，单波段红外成像也可以称为光谱成像，它是在该红外谱段上的成像。再细分下去，如果在军事应用较广的短波、中波或长波中的两个以上波段同时成像，可叫多色或多波段成像，在上述波段内再持续细分成像。通常根据传感器的光谱分辨率对光谱成像技术进行分类。2

无需消光系数的单波段红外被动测距研究背景随着光电对抗技术的发展，被动定位技术已成为一种重要的研究方向。其中，红外被动测距是光电被动定位技术的一个研究热点。尽管，被动探测目标的红外辐射只能提供目标的角度信息，而无法直接提供距离参数，但利用红外辐射在不同的两个波段上衰减系数或辐照度衰减的差异，可以较好地实现空中红外辐射源的测距。在实际应用中，双波段被动测距性能受较差波段性能的影响，因此，它的可靠性不见得比单波段被动测距高。故研究单波段红外被动测距尽管困难，但很有意义。文中研究了小采样间隔下目标辐射强度之比与目标距离比的关系式，并且通过数值分析在较宽气象条件下消除了消光系数的影响。仿真实验证明，这种目标距离比的改进是可行的，能够明显改善以往经由目标距离比实现的距离估计。

基于距离比的单波段被动测距以往的研究表明，单波段被动测距只可能在特定条件下，或采取特别手段实现。在该研究中，对观测条件及观测坐标系作如下设定：当采样间隔很小时，高速运动的目标或观测器均可被假定作直线运动，即Sn、Sn+1、Sn+2在一条直线上，Tn、Tn+1、Tn+2在一条直线上；S、T用于区分观测器和目标。这一假设与参考文献3中的直线分段拟合是一致的。

方法的改进当两次采样间隔比较小的时候，在3个相邻观测间隔内，小目标的辐射不会发生大的波动；因此，可以被视为一个具有恒定辐射强度的点源。这时，红外探测器探测到的辐照度E与目标距离r的关系为

式中：J为探测器可接收到的目标辐射强度，未知量；τ为单位长度上的大气透过率，经验常数。记n、n+1个采样点上，目标到探测器的距离分别为rn、rn+1。

在采样间隔很小的情况下，在相邻采样时刻，目标到观测器的距离变化是有限的。例如，在高于25 Hz的采样频率下，对飞机目标和机载观测平台，假定|rn+1-rn|