非制冷红外焦平面阵列的定标试验研究

为将非制冷红外焦平面阵列(UFPA)应用于地基云红外被动遥感系统,就非制冷红外焦平面阵列的响应特性进行了试验研究.在定标模型理论分析的基础上,提出了一种考虑探测器工作温度效应的适合于非制冷红外焦平面阵列的辐射定标模型,设计了基于标准辐射源的定标方法.试验结果表明,非制冷红外焦平面阵列响应动态范围大、线性度好,探测器工作温度效应可作线性化处理,辐射定标模型反演标准偏差为0.72 w.m-2.sr-1.     

地基红外云图云导风方法研究进展

利用连续观测的云序列图像进行风场探测的技术已经较为成熟,目前主要应用于卫星云导风中,可以获取较大范围、大尺度的区域风场信息,但利用地基观测云图进行云导风方面的研究还较少。分析了地基测云仪器的发展现状,提出了采用高时空分辨率的地基红外云图,通过阈值确定云高,利用目标匹配方法、目标追踪方法进行示踪云的选择,利用快速搜索算法进行示踪云的搜索,以及地基云导风计算的方法,并分析了导风结果的质量控制思路。利用该类地基红外云图导风资料可以与常规高空风探测手段、卫星云导风资料互为补充。     

基于Ka波段毫米波云雷达多普勒谱的降雪微物理过程的分析

云中过冷水滴的识别对于预警飞机积冰及云-降水物理研究具有重要意义。本文利用美国ARM-AMF2在芬兰的35GHz测云雷达多普勒谱数据,建立了谱峰识别算法,对全局谱进行了谱分离,识别出了过冷水滴然后,经过谱矩计算得到不同类型粒子的反射率因子、多普勒速度、谱宽,最后根据经验关系反演云中液态水含量,并与微波辐射计探测结果进行对比。结果表明：(1)混合云中,雪花主导了毫米波雷达总回波强度,因此根据总雷达反射率因子反演液态水含量会造成低估;(2)冰雪晶粒子在过冷水层(SWL)中多普勒速度随反射率因子的变化梯度比在冰雪层(ISL)中大;(3)多普勒谱反演得到过冷水的液态水路径(LWP)与微波辐射计反演结果一致性较好,说明毫米波雷达能够有效估量云中液态水路径。     

一种气压传感器新型标定补偿方法（英文）

通常气压传感器的标定补偿方法复杂耗时,开发了一种新的方法去简化气压传感器的标定补偿。首先,设计恒温结构,并通过PID算法自动调节,使气压传感器的核心敏感元件工作于某一个固定温度(此温度稍高于气压传感器需要工作的最高温度点);其次,把气压传感器在与这个固定温度点相等的环境温度下进行标定;最后,完成标定后不管环境温度如何变化,气压传感器敏感元件始终工作在一个恒定的温度,因此气压传感器的标定与补偿可以得到简化。经测试,气压传感器在一定的环境温度范围内实现恒温工作,标定后可以以较高的精度测量气压,实验结果表明经过标定补偿后的气压传感器可以在实际中应用。     

双基地激光通信大气信道参数研究

基于传统的非视距单散射模型,结合大气的不均匀特性,提出了大气信道光学参数模型,仿真了不均匀条件下大气散射、消光廓线,分析了不同海拔高度的加权相函数。在该模型下,对不同距离的双基地激光通信脉冲响应和接收能量进行分析,并与均匀大气中的情况进行对比。研究表明:在不均匀大气中,散射、消光系数随着海拔的增大而减小;近地面总相函数与Mie散射相函数重合,海拔高度增大,总相函数逼近Rayleigh相函数;双基地激光通信存在的最佳发射接收仰角,此仰角下链路损耗最小。     

星载激光多普勒测风雷达鉴频系统仿真(I):基于Fizeau干涉仪的Mie通道大气风速反演研究

研究了星载激光多普勒测风雷达系统结构,构建了基于Fizeau干涉仪的鉴频仿真系统,仿真研究了Mie通道风速反演算法,并利用无线电探空数据集仿真结果统计分析了Mie通道大气水平视线(HLOS)风速反演误差.仿真和统计结果表明,基于Fizeau干涉仪的Mie通道可反演低对流层大气风速;低对流层HLOS风速误差和标准差分别小于1 m·s-1和2 m·s-1;气溶胶和云的分布影响星载激光多普勒雷达测风误差,可使风速最大偏差增大一倍.     

大气相干长度测量中几个关键技术指标的分析

为规范大气相干长度的测量,保证测量数据的准确性,通过对大气相干长度测量中采样频率、采样时长、曝光时间等关键问题的分析,并结合国内外相关研究成果,确定了差分像运动测量仪的采样频率应不低于100 Hz、采样时长应不短于20 s ,单帧图像曝光时间应不长于沿测量光路的格林伍德时间常数,样本数应不少于2 000帧。     

利用地基红外高光谱发射率数据进行云参数反演(2): 云滴有效半径和云水路径反演

云滴有效半径和云水路径等微物理参数是了解云的形成过程、辐射效应以及云、气溶胶和降水相互作用等问题的重要数据。利用地基红外高光谱辐射数据开展了云微物理参数反演方法研究。针对光谱数据的特点,进行了基于云层发射率光谱和辐射光谱的敏感性分析,在此基础上建立了云微物理参数与云发射率光谱差值和斜率等特征参数有关的查找表关系。具体特征参数包括：热红外波段862.1和934.9 cm-1的云层发射率之差、中红外波段1 900.1和2 170.1 cm-1的云层发射率之差、热红外波段900～1 000 cm-1区间的发射率光谱斜率和辐射值光谱斜率、1 100～1 200 cm-1区间的发射率光谱斜率和辐射值光谱斜率等。研究了臭氧波段云层透过率的计算方法及对查找关系的约束性,选择了1 050～1 060 cm-1区间的云层透过率平均值作为约束特征参数。实现了基于逐步搜索法的多重查找反演云滴有效半径和光学厚度,并可通过经验关系计算云水路径。研究表明,该算法得到的水云的云滴有效半径与ARM计划中的MICROBASE产品基本相当,冰云的云滴有效半径相对偏小,两者的云水路径反演结果差异较大。该反演算法较适合于光学厚度小于6的薄云。     

一种基于季节指数的灰色马尔科夫气温预测模型

提出一种根据气温历史数据的年际周期性和季节性变化规律建立的基于季节指数的灰色-马尔科夫气温预测模型.模型将纵向与横向分析相结合方法运用到气温预报之中,通过季节指数修正气温的横向季节性变化,再用灰色模型进行预测,最后通过马尔科夫进行误差修正.实例运用中,对广州市的2000年月平均气温进行预测,在与历史数据的对比中表明,模型预测结果较为准确,可靠性较好.并讨论说明该模型也可推广到其他具有周期特征的非平稳时间序列的预测中,并大大提高预测精度.     

基于非制冷红外焦平面阵列的全天空红外测云系统

云的地面观测是对本地天气进行实时监测的重要工作.目前,主要采用人工目测方法进行云的地面观测,无法准确提供夜间云的资料.为了实现云的全天空昼夜自动监测,采用非制冷红外焦平面阵列(UIRFPA)和扫描的方式,通过拼图、定标、大气修正、云识别等数据处理,研制成功了全天空红外测云系统.该系统由光学测量单元、扫描单元、环境参数测量单元、采集与控制单元和数据处理单元组成.初步的观测试验表明,该系统所给出的全天空云分布图像以及云量、云族与实际天空状况一致,考虑探测器工作温度效应的非制冷红外焦平面阵列定标模型,可满足全天空云监测的辐射定量测量要求,定标处理以及云识别算法可行.