钠多普勒激光雷达大气参数反演方法

钠多普勒激光雷达以75～110 km大气层中的Na原子为示踪物,由接收到的共振荧光散射回波光子数反演该高度范围内大气温度、风场及钠原子数密度廓线.研究钠激光雷达大气风场和温度反演的方法,分析激光雷达光子计数中的脉冲堆积效应和钠层吸收对反演结果的影响,并提出改正方法.将该方法用于美国伊利诺斯大学激光雷达实测数据的反演,反演结果与该大学的结果相符合,验证了反演方法的正确性.最后对测量数据进行了误差分析,给出噪声光子数引起的误差剖面及实验测量精度.     

天基电离层气辉成像仿真分析研究

通过气辉成像仪对电离层气辉进行探测,能够反映电离层中电子总含量、等离子体泡分布等特性,是有效的电离层探测方式之一.电离层的原子分子在白天吸收太阳辐射激发到较高能态,在夜间以气辉的形式将能量辐射出去,辐射强度与所参与反应的电离层成分密度等密切相关,因此气辉是用来观测电离层很好的示踪物.天基气辉成像方法具有全球范围观测的巨...     

基于鲁棒主成分分析的运动目标检测优化算法

针对鲁棒主成分分析(Robust Principal Component Analysis, RPCA)算法中将动态背景误检为运动目标的问题,该文提出一种运动目标检测优化算法。在RPCA算法初步检测出运动目标后,利用动态背景在时间域上满足高斯分布的特性,以及动态背景和运动目标在整个视频流上检出点均值和方差的差异特性,进一步将动态背景和运动目标分离开来。实验结果表明,所提算法能够有效地处理动态背景的问题,并在一定程度上完整检测出运动目标。     

建立虚拟实验室的仿真工具

对如何实现网络虚拟实验环境进行了系统的论述,并提出了可行性方案,采用数字化仪器和分布式网络技术,可以通过Internet直接操作远程实验仪器,虚拟实验室借助网络技术和软件编程,为测量、教学、实验带来了很大的灵活性。     

GPS信号海面散射特性和初步实验结果

2006年9月至2007年3月,在福建厦门附近进行了为期半年的实验,观测和研究GPS海面反射信号特性.一天内至少有百分之九十六的时间可以同时接收到4颗卫星海面反射信号,最多时达到8颗.观测资料用于反演有效浪高、海面高度和潮汐等海洋参量.重点讨论海面散射特性,研究海面反射波与直达波的功率比值,以及它们随电波的入射角、海面等效浪高(SWH)等的依赖关系,为星载接收机设计提供科学数据.     

DH32船用钢板在模拟极地破冰环境中的冰载荷冲蚀磨损性能研究

使用自行设计并加工的低温海冰冲蚀磨损试验机研究了船用低温钢板DH32在模拟极地破冰环境下不同船速条件下的耐海冰冲蚀磨损性能. 利用失重法研究了不同转速下的冲蚀磨损失重率,通过扫描电子显微镜和白光干涉显微镜对材料冲蚀磨损后的微观组织形貌和表面3D形貌轮廓进行观察,并讨论了不同冰水比的冰载荷冲蚀磨损-腐蚀机理. 结果表明:随着模拟船速的不断增加,DH32钢的冲蚀磨损失重率也随之增大. 当转速为3.3 m/s(模拟船速6节)、冰水比为1∶2时,DH32钢样的冲蚀磨损失重率升高幅度最大,达到12%,其在海冰条件下冲蚀磨损以冲蚀磨损坑、犁削、犁沟以及滑坑等失效机理为主. 另外,文中还讨论了常温下砂粒冲蚀磨损和不同冰水比的冰载荷冲蚀磨损的对照性,为后续制定与海冰载荷相关的材料冲蚀磨损标准提供数据支持. 试验证实,以5.5 m/s在43%(质量分数)石英砂+海水溶液中进行冲蚀磨损试验可以近似模拟2∶1冰水比条件下海冰冲蚀磨损对材料破坏作用.      

脉冲激光器种子注入状态检测装置与实验研究

为了解决非注入状态激光脉冲对非相干多普勒激光雷达测风结果可靠性的影响,利用注入与非注入状态激光脉冲建立时间不同的原理,设计和实现了一种脉冲激光种子注入状态检测器,其时间测量精度为45ps,测量时间范围为3.5ns~2500ns,最高脉冲重复频率为1kHz。利用该检测器对某型号Nd:YAG脉冲激光器进行了种子注入状态检测实验,结果显示注入(非注入)状态脉冲建立平均时间为123.27ns(134.44ns),1.35h内非注入状态激光脉冲占总激光脉冲比例为8.54%。结果表明,该脉冲激光种子注入状态检测器能够有效地检测出非注入状态的激光脉冲,对于提高激光雷达测风可靠性具有潜在的价值。     

星光掩星剥洋葱法反演臭氧密度

星光掩星技术探测恒星光经大气层消光、折射等作用后的恒星光光谱,利用大气中不同成分对不同波长的光吸收的差异反演得到大气密度信息。低轨卫星与恒星分别位于地球两侧,低轨卫星接收到不同切线高度上光谱,即构成星光掩星观测。光谱探测高度可从平流层至低热层,其中不同波段可用于不同大气痕量成分密度反演。星光掩星技术具有探测参数多、全球覆盖、垂直分辨率高、无需定标等优点。GOMOS(global ozone monitoring by occultation of stars)是搭载在欧洲航天局ENVISAT卫星上的平流层臭氧检测仪器。GOMOS利用星光掩星技术进行探测,设计精密,分辨率高,在轨稳定运行十年（2002年-2012年）,探测波长跨越紫外到可见光波段,采用光谱反演和垂直反演迭代的方法反演大气成分密度,得到了大量关于临近空间区域大气资料,对长期监测平流层至低热层区域变化提供了可靠的数据支持。利用GOMOS掩星数据,提出一种简单的反演方法--剥洋葱法,反演临近空间高度上臭氧数密度。剥洋葱法假设地球大气对称且水平分层,利用单个波段光谱进行反演,假设在此波长上光谱的大气吸收效应全部由臭氧造成,即选择臭氧吸收占据绝对优势的波长。经分析,在50～100 km高度上可以利用290 nm波段进行反演,在15～50 km高度上可以利用600 nm波段进行反演。根据Beer-Lambert定律,随切点高度自上而下,对恒星光光谱透过率利用剥洋葱法进行反演得到臭氧数密度。将剥洋葱法反演结果与GOMOS官方发布结果相对比,两者符合得很好。     

山基无线电掩星模拟

利用3维射线追踪技术模拟山基(或机载)无线电掩星,研究掩星事件出现的时间、方位角和掩星事件持续时间;详细研究了大气边界层水汽和温度变化对掩星观测高度、相位时延的影响;从CHAMP掩星观测结果分析,得到了地形对掩星观测高度有重要影响的新结论.研究结果对于解释大气边界层掩星观测信号中断和掩星观测高度变化是非常有益的.     

无线电掩星技术及其应用

详细介绍无线电掩星技术作为20世纪90年代中期局长起来的星载地球大气遥感高新技术的国际发展态势，给出其应用于探测从地面至800km高空大气和电离层参量的科学原理和方法，有关的掩星仿真，观测及其与其他观测技术对比的结果，讨论了掩星技术的应用及其正在改善和发展的几个主要方面。