国家自然科学基金(41005019)
- 作品数：27 被引量：72H指数：5
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- 大气风场探测星载干涉光谱技术进展综述被引量：13
- 2017年
- 综述了被动光学遥感国外星载大气风场探测干涉光谱技术的研究进展。阐述了Fabry-Perot干涉仪、Michelson干涉仪、多普勒差分干涉仪及其相应的探测原理,其中从单视场发展到双视场、四视场临边扫描。比较了不同技术体制特点和局限。介绍了国外广角迈克尔逊多普勒成像干涉仪(WAMDII)、高分辨率多普勒成像仪(HRDI)、多普勒干涉仪(TIDI)等的特点、性能指标及其应用。分析了研制中二维空间转台、光纤视场合成技术、窄带滤光片工艺水平等关键技术。归纳了性能指标中测风精度提高、探测范围扩大、视场增大等进展;数据应用中由反演风速、温度和辐射率数据向探测重力波、成分密度、气辉和极光发射率、夜光云和离子流密度等动力学和热力学参数,大气有效反射率,气溶胶相位函数和散射系数等的转变。展望了技术的发展趋势。
- 冯玉涛李娟赵增亮原晓斌余涛付建国武魁军郝雄波傅頔孙剑王爽
- 关键词：空间环境多普勒效应大气风场
- 风场探测Fabry-Perot干涉仪定标与反演算法研究被引量：1
- 2015年
- 利用非线性回归法结合仪器的传递函数模型对大气风场探测法布里-珀罗干涉仪进行了定标和反演.首先,基于修正的艾里函数建立了仪器的传递函数及气辉响应函数模型;然后,利用稳频激光器对现有法布里-珀罗干涉仪系统进行了实验室定标,获取了定标数据;采用分步非线性回归拟合法对定标数据进行处理,获取仪器传递函数模型参量;最后利用标定的仪器传递函数模型,对不同信噪比、不同风速温度预估输入的法布里-珀罗干涉仪气辉仿真数据进行了风速和温度反演.实验结果表明,在信噪比优于40的情况下,风速和温度反演准确度分别可以达到5m/s和10K.
- 石大莲冯玉涛张耿李勇白清兰汶德胜
- 关键词：法布里-珀罗干涉仪定标数据反演传递函数中高层大气
- 多普勒差分干涉光谱仪大气风速反演过程中窗函数优化被引量：4
- 2017年
- 多普勒差分干涉光谱仪是傅里叶变换型光谱仪,在大气风速反演过程中,偶延拓的反演光谱无法直接解出目标谱线的相位,而且在实际测量中反演光谱中含有的杂散光谱线、噪声等,使得复干涉图相位发生变化,最终导致反演风速值的偏差。所以,在对实际噪声环境下测得数据的处理过程中,获取反演光谱相位信息时需要对目标谱线进行提取。针对不同信噪比的干涉图,利用蒙特卡罗方法对不同线宽的不同窗函数的优化反演结果进行分析。结果表明:对于信噪比高于26.5dB的干涉图,线宽为4~5倍光谱分辨率的高斯窗函数是最优的窗函数优化方式;对于信噪比低于26.5dB的干涉图,线宽为7~12倍光谱分辨率的矩形窗函数的反演风速值更精确,是最优的窗函数优化方式,可以复原相位信息,反演出大气风速的近似值。
- 陈洁婧冯玉涛胡炳樑李娟孙剑郝雄波白清兰
- 关键词：蒙特卡罗方法
- 大气风场探测多普勒差分干涉仪相位稳定性影响因素分离测试方法被引量：2
- 2022年
- 多普勒差分干涉仪基于一种新型中高层大气风场探测系统,通过计算干涉图相位变化量反演观测目标源光谱的多普勒频移,实现大气风场测量。基准相位作为确定风场多普勒频移量的必要参数,其稳定性是保证风速测量精度的核心指标之一。针对非对称量相位漂移、相位斜率漂移和干涉图相位漂移这三项影响干涉仪基准相位的因素开展研究,基于多普勒差分干涉原理对其相位热漂移开展了理论分析,提出了各项因素相位漂移量的分离测试方法,并基于近红外多普勒差分干涉仪开展了实验测试。环境温度波动为0.27℃时,相位斜率变化量为670 mrad/m,干涉图相位漂移波动范围为8.9 mrad;修正干涉图相位漂移后,非对称量相位漂移约为4.7 mrad,均方根为0.98 mrad,等效风速测量误差为0.81 m/s。通过温度拉偏实验,得到非对称量相位漂移随温度的变化率为-493 mrad/℃的结论。
- 傅頔畅晨光孙剑李娟武魁军冯玉涛刘学斌
- 关键词：大气光学
- 基于两步迭代收缩阈值的编码孔径光谱数据复原算法被引量：3
- 2014年
- 编码孔径光谱成像仪根据压缩传感理论,对物体进行光谱成像。编码孔径光谱数据复原的特点在于能将探测器上所得到的二维编码像复原成三维的数据立方体。两步迭代收缩阈值算法是在迭代收缩阈值算法和迭代加权收缩算法基础上加以改进而得出的,采用两步迭代收缩阈值算法对编码孔径光谱数据进行复原,成功地由二维编码像复原出了三维数据立方体,具有迭代步数少,收敛速度快的特点。
- 李芸胡炳樑王爽李然石大莲
- 关键词：压缩传感
- 星载被动光学遥感大气风场探测技术进展综述被引量：1
- 2023年
- 大气风场是表征整个地球大气系统动力学特征的重要参数,也是气象预报、空间天气、气候学等领域业务工作和科学研究必需的基础数据。被动光学遥感是大气风场测量领域的主要技术手段之一。本文综述了基于大气移动目标监测和大气光谱多普勒频移探测的两类天基被动光学大气风场测量技术的研究进展,主要介绍了云导风、红外高光谱水汽示踪、测风干涉仪和多普勒调制气体相关4种风场测量技术的基础物理原理和风速反演基本方法,根据每种星载被动光学测风技术体制分类及特点,介绍了代表性风场探测载荷技术研究进展及应用情况,探讨了星载被动光学大气风场探测技术的未来发展趋势。
- 冯玉涛傅頔赵增亮宗位国余涛盛峥朱亚军
- 关键词：大气光学大气风场云导风红外高光谱
- 近红外空间外差拉曼光谱仪研究被引量：1
- 2022年
- 针对微弱拉曼散射光信号的高灵敏度探测需求,使用830 nm的激发光源,对空间外差拉曼光谱仪进行全系统的设计与仿真,并通过研制的光谱仪样机开展拉曼光谱探测实验,其有效光谱分辨率可达3.35 cm^(-1)(矩形函数切趾),实际可探测的拉曼位移范围为171.01~2048.19 cm^(-1)。对不同物体形态、不同拉曼活性的样品进行拉曼光谱探测实验,其中强拉曼活性物质碳酸钙粉末、硫酸钙粉末、硫酸钾粉末的主拉曼光谱峰信噪比均大于370,弱拉曼活性物质甘油、75%酒精溶液、葡萄糖粉末的主拉曼光谱峰信噪比均大于40。实验结果表明830 nm激发光源波长的空间外差拉曼光谱仪系统对多种测试样品均可以获得清晰、准确的拉曼光谱图,具有高灵敏度、高稳定性的拉曼光谱探测能力。
- 范博昭冯玉涛王荃高驰吴阳韩斌畅晨光李娟李奕儒赵珩翔傅頔
- 关键词：光谱学拉曼光谱光学设计信噪比
- 多普勒差分干涉仪干涉图信噪比对相位不确定度研究被引量：3
- 2020年
- 多普勒差分干涉仪通过测量干涉图相位变化反演大气风速.干涉图信噪比是工程应用中影响测风干涉仪相位反演精度的核心指标之一,基于观测数据分析多普勒差分干涉仪中相位不确定度与干涉图信噪比之间的定量关系建立解析模型,对仪器设计、性能评价及风场数据应用具有重要意义.本文基于傅里叶变换光谱学噪声传递理论和多普勒差分干涉仪相位反演模型,建立干涉图信噪比与相位不确定度传递的理论模型.利用多组不同信噪比仿真及实验实测数据,将相位反演模型计算的统计结果与本文提出的理论模型分析结果进行比较验证,结果表明,多组实验数据平均残差小于0.07 mrad,两者的一致性较好,建立的模型为多普勒差分干涉仪效能评估、干涉仪设计优化提供理论依据.
- 孙晨冯玉涛冯玉涛张亚飞李娟李娟
- 大孔径静态干涉成像光谱仪数据源选择对压缩效果影响的研究被引量：1
- 2017年
- 针对实际工程应用中存在的大孔径静态干涉成像光谱仪(large aperture static imaging spectrometer,LASIS)的数据压缩问题,根据LASIS的成像特点,在详细分析其数据特性之后,提出了基于光程差维数据源的压缩,并与以往的LASIS和LAMIS数据源压缩进行对比研究。选择不同的数据源获得的压缩效果不同,为了更合理的选择LASIS数据源,降低压缩算法带来的图像和光谱损失,实验以LASIS原理样机推扫获得的短波红外数据作为研究对象,在详细介绍了三种数据的数据特点以及提取方法之后,变换得到上述三种形式的数据源,采用工程中成熟应用的JPEG和JPEG2000算法对三种数据源分别进行逐帧压缩和重建,然后对压缩效果在图像维、干涉维和光谱维以及压缩比进行了详细的对比分析,并提取视场中三种目标物质的光谱曲线,对压缩前后它们的光谱信息损失进行了度量。实验结果表明,相较于采用LASIS和LAMIS数据源作为压缩对象,以LASIS光程差维数据作为压缩对象,无论是在图像维、干涉维还是光谱维的压缩评价标准下都表现出明显的优越性:同样的压缩方案下,基于光程差维数据源的压缩能在获得较高压缩比的同时获得更低的均方误差和更高的峰值信噪比,且对光谱信息的损失也是三种数据源中最小的。
- 余璐刘学斌李洪波刘贵忠
- 关键词：数据源光谱信息
- 多波段全天空气辉成像仪光学系统设计被引量：7
- 2019年
- 为了降低多波段全天空成像仪的复杂度和研制成本,提出了一种免调焦、高鲁棒性的多波段全天空成像光学系统方案.采用像方远心鱼眼镜头加物方远心像方准远心的有限共轭距成像镜组成二次成像系统,货架级的窄带滤光片置于一次像面处,使用H-FK61和KF2两种玻璃实现全系统复消色差.设计结果表明:系统F数为2.8,波段范围427.8~865nm,色焦移小于0.048mm,系统8个观测通道的光学传递函数都在0.46以上,满足使用要求,且滤光片公差容限非常宽松,面形公差PV≤λ/2、折射率公差±0.003、厚度公差±0.05,货架级产品即可满足使用要求.相比传统方案,该系统省去了探测器调焦机构、且不需要使用定制的窄带滤光片,达到了简化系统降低成本的目的.
- 李战涛冯玉涛韩斌李勇孙剑白清兰
- 关键词：光学设计复消色差
