星载长波红外测风干涉仪的热漂移效应

星载长波红外气辉成像干涉仪可实现对临近空间平流层区域大气风场信息的遥感观测。然而,长波红外对温度更加敏感,因此会给干涉仪引入更多的误差来源。鉴于此,借鉴平流层风场干涉仪（Stratospheric Wind Interferometer for Transport,SWIFT）的设计参数,在临边观测正演仿真的基础上,开展了关键部件的相位热漂移研究及背景辐射的热不稳定分析,给出了仪器温度变化引起的风场误差,提出了通过校准泡对光程差相位的监测减小测风误差的方案。不确定度分析表明,如果SWIFT仪器关键部件的温度变化率控制在10-3 K/s,Michelson干涉仪和F-P滤光片因热漂移产生的测风误差分别为37 m/s和20 m/s。当校准泡对光程差相位的监测精度达到10-3 rad时,热漂移引入的误差可降至1 m/s以内。该研究将为星载全天时临近空间长波红外测风干涉仪的设计及研制提供重要的理论指导。     

基于氧气A波段发射谱线临近空间大气温度的反演及分析

基于氧气A波段的临边辐射强度模拟数据对临近空间高度（60～110 km）的大气温度反演进行了研究及结果分析。首先, 基于正演模型分别模拟了无噪声和加入噪声情况下的临边辐射强度模拟值,基于这两种模拟数据分别进行了临近空间大气温度反演,并对氧气A波段中的所有谱线的反演结果进行了分析,确定了氧气A波段各谱线权函数变化规律可作为温度观测的判断依据。温度通过影响线强和自吸收两部分来影响辐射强度,且温度对它们的影响正好相反,权函数就是用来表示温度对辐射强度影响大小的函数,而反演结果的差距可从其权函数中得到规律。在无噪声情况下,当温度对自吸收的影响小于对线强的影响时,权函数未发生正负翻转,温度反演精度较高,平均反演偏差为4.1 K;当温度对自吸收的影响大于对线强的影响时（主要位于60～80 km高度）,权函数发生正负翻转,原因是自吸收降低了辐射强度对温度的灵敏度,此时温度的反演精度较差,平均反演偏差达到34.9 K。此外,在有噪声的情况下,强线比弱线的抗干扰能力更强,反演精度更高,在实际观测中也更适合用于温度的反演,所以线强的强弱也是谱线选择的另一个重要的依据。基于辐射弱线, 进一步通过人为提高信噪比来分析辐射强度对反演精度的影响,结果表明：辐射越强,信噪比越大,温度的反演精度越高,反之则越低。当气辉谱线线强达到10-26时, 也可以用于80 km以上的温度反演并获得较好的反演结果, 反演精度<5 K。     

SOLYS Gear Drive 太阳跟踪器的控制系统设计

太阳跟踪研究的发展,向太阳跟踪器的控制系统智能化提出了更高的要求。以SOLYS Gear Drive 太阳跟踪器为仪器平台,创新性地提出利用路由器建立控制主机和太阳跟踪器在局域网内,以及局域网和互联网之间的通信,并以虚拟仪器开发软件Labview为软件平台,综合调用百度地图应用程序接口API和指令脚本文件,设计了一套控制系统。实现对仪器的状态监测,指令控制,远程访问等。系统功能丰富,操作简单,界面可视化好,普遍适用性强。     

O3辐射源Michelson测风成像干涉仪临边观测正演仿真

以O_3在8.823μm波段的辐射为探测源,通过干涉仪获取其精细光谱的多普勒频移反演,是平流层风场探测的重要途径。鉴于此,通过对O_3临边辐射光谱特性进行分析,确定了最佳的目标谱线;利用三级红外Fabry-Perot标准具联合滤光,实现了目标谱线的提取;通过建立Michelson干涉仪数值模型,得到了临边观测情况下白天及夜间工作时的四步进干涉图像;通过误差分析,论证了15～45km范围内,白天及晚上的视向风测量误差均在1～2m/s范围内。因此,以O_3辐射为探测源的Michelson干涉仪可以实现平流层风场的全球全天时探测。     

MIGHTI/ICON卫星的中高层大气温度反演与验证

中间层顶-低热层区域是地球大气中重要的空间区域。基于剥洋葱算法及氧分子气辉光谱理论,利用迈克耳孙全球高分辨率热层成像干涉仪（MIGHTI）测量的O2-A波段气辉辐射强度图像,反演得到海拔为92～140 km的大气温度廓线。首先,根据氧分子气辉光谱理论,结合MIGHTI仪器参数,计算了其各光谱通道信号强度随温度的变化关系;然后,利用剥洋葱算法提取各光谱通道的目标层信号强度,并结合信号强度与温度的函数关系,反演得到大气温度廓线;最后,通过与SABER卫星的观测结果及NRLMSIS-00大气模型的仿真数据的对比,验证了MIGHTI温度反演的可靠性与合理性。误差分析结果表明,MIGHTI的温度探测误差随高度增加而增大,在92 km处为1 K,在140 km处为13 K。