KNN不同距离度量对FY-4A/AGRI红外亮温反演降水的影响研究

静止卫星高时空分辨率对高影响灾害性天气的监测和预报有显著优势。开展了风云四号A星多通道扫描成像辐射计（Advanced Geosynchronous Radiation Imager,AGRI）红外光谱亮温反演台风降水研究。探讨了正则化反问题方法中K-最邻近（K-nearest neighbor,KNN）不同距离度量对降水反演精度影响。降水反演共分两步：一是降水视场点识别,主要基于训练字典样本利用KNN识别待反演亮温“降水”和“非降水”信号;二是降水视场点反演。即在判识视场点有降水基础上采用正则化反问题进行红外亮温反演降水。KNN距离度量分别采用欧氏、标准化欧氏、马氏和布洛克距离。以台风“安比（2018）”为例开展降水反演试验。结果表明,反演结果与GPM相似度较高,且不同距离度量在反演“极端降水”各有优势。     

基于红外亮温法的对流云云顶高度反演研究

基于Himawari-8的可见光和红外扫描辐射计(AHI)数据,采用红外亮温法对2019年6～8月目标区域(20°N～30°N,100°E～120°E)的对流云云顶高度进行了计算。首先通过阈值法挑选出对流云区;然后基于红外亮温法,利用Himawari-8的11.2 μm通道数据与ERA5再分析资料中的温度气压层数据进行了云顶高度反演;最后将反演云顶高度H与全球降水观测计划(Global Precipitation Measurement, GPM)产品数据进行了对比。结果显示,基于红外亮温法的Himawari-8数据反演对流云云顶高度与GPM产品数据一致,具有很好的相关性。相关系数为0.9,均方根偏差为0.29,平均偏差为0.48,纬向的离散分布优于经向,具有较强的适用性。     

正则化变分同化AIRS红外高光谱水汽资料研究

结合经典变分同化和正则化约束两者的优点,对多正则化参数约束变分同化方法进行了研究。与经典变分同化中背景和观测项对目标泛函等权重不同,正则化约束对观测项权重进行调节,并在正则化参数优化时基于Huber-估计法给定权重函数。高光谱大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder, AIRS)水汽通道模拟亮温试验表明,本文的变分法同化AIRS亮温资料比经典变分同化法的效果更好。基于信号自由度诊断了观测资料对分析场的影响,结果表明本文的方法能够有效挖掘水汽通道的亮温信息。     

MODIS的HJ-1B红外通道星上定标系数交叉验证

HJ-1B卫星自发射以红外通道共进行了7次星上黑体定标,针对星上定标系数的验证工作开展较少,以MODIS第31、32通道为参考源,分别基于光谱响应差异和线性统计关系两种方法对HJ-1B红外通道星上定标系数进行验证.首先,计算两个传感器表观辐亮度的匹配关系,进而计算出HJ-1B红外通道的等效离表亮温,通过与HJ-1B红外通道基于星上定标系数反演得到的离表亮温进行比较,实现对星上定标系数的验证.通过半高宽法、矩方法和查找表法这三种不同的方法计算得到了2009年9月14日星上定标系数.结果表明:三种方法中,查找表法精度较高, 且HJ-1B查找表法星上定标系数反演亮温与基于光谱响应差异和线性统计关系计算的等效亮温偏差较小,分别为0.02 K和0.81 K.这两种交叉验证方法的精度均在1 K以内,证明了该方法的可行性,且基于光谱响应差异的验证方法精度更高.该研究为光学载荷在轨辐射定标的验证提供了理论基础.     

基于广义变分和误差重估计高光谱AIRS通道亮温同化

高光谱大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder,AIRS)主要覆盖CO_2和H_2O吸收带光谱区.区别于CO_2通道,H_2O通道亮温偏差非高斯性较强.为了充分有效地利用AIRS通道光谱信息,本文采用两种新算法开展应用研究,一是基于变分同化后验估计-观测误差重估计重新估算光谱通道误差,以更好地"符合"光谱亮温对变分同化目标泛函的权值分配;二是将M—估计法(L2—估计、Huber—估计、Fair—估计和Cauchy—估计)权重函数耦合到经典变分同化目标泛函中,得到广义变分同化目标泛函,使其具有非高斯性,其核心是在每次极小化迭代过程中重新估计观测项对目标泛函贡献率.在新算法研究基础上开展高光谱AIRS模拟亮温试验,结果表明观测误差重估计和Huber—估计广义变分同化AIRS资料效果优于经典变分同化.并基于信号自由度(Degrees of freedom for signal,DFS)开展观测资料对分析场影响诊断,得到该两种方法在同化过程中能够提高H_2O通道亮温使用的信息量.通过对文中算法(观测误差重估计和Huber—估计)得到的分析场与探空资料温度场对比分析,得到Huber-估计广义尺度设定为1. 345 K时效果最好,整体误差最小,2. 5K次之,且观测误差重估计也优于经典变分同化结果.200～750h Pa效果较为显著,基于Huber-估计广义同化在对流层顶表面和周围(80～200 h Pa)温度反演小于2 K.研究结果可为我国风云四号A星和风云三号D星高光谱资料变分同化提供新的方法思路和技术支撑.     

卫星高光谱红外大气探测的正演模拟研究

利用精确的红外大气辐射传输计算模型KCARTA,模拟计算了光谱分辨率、通道光谱响应函数、光谱定标精度、大气倾斜路径和表面发射率对高光谱观测亮温的影响.正演计算的结果表明：1）提高光谱分辨率明显增加了可探测的大气亮温;2）各种内、外部因素的变化对高光谱仪器将产生远较低光谱仪器更大的观测亮温差.本研究可为我国高光谱大气探测仪器的设计以及高光谱大气探测反演算法研究的开展提供科学的参考依据.     

一种气体的微弱红外光谱特征提取方法

被动傅里叶变换红外遥测技术可以测量大部分污染气体,亮温光谱法能够在无需背景信息的前提下实现目标特征提取与识别。在野外进行实测时, 存在背景物体辐射、大气中成分辐射、仪器噪声等信号。当目标信号弱于这些信号时,亮温光谱法难以直接从实测光谱中提取目标特征。针对这一问题,提出了一种基于非负矩阵分解的光谱特征提取方法,在被动红外遥测模型基础上,通过对整个亮温光谱进行分析,得到目标光谱特征。实际测量以SO$_2$为目标气体进行野外实验,对该方法进行了验证,结果表明,在目标信号较弱的亮温光谱中仍然能够提取到SO$_2$的光谱特征,证明了方法的有效性。     

FY-2D红外探测器窗区通道非线性特性及其定标订正方案

利用实验室定标与基于高光谱探测器IASI的交叉匹配样本,分析了FY-2D红外探测器在窗区通道的非线性特征,结果显示,VISSR在信号两端都存在非线性特征,但对低信号端的影响最为显著.与实验室测量结果比较,线性定标在低温端会带来大于10 K的亮温偏差.为了同时保证定标结果的质量及其稳定性,采用分段定标方案,高温端为线性定标而中低温端为非线性.从一致性以及台风个例分析等方面对定标方案进行了验证,分析结果表明,分段定标方案稳定,对低温端的定标精度改进显著,与线性结果比较台风监测亮温精度提升大于7K.     

基于超光谱热红外数据的一氧化碳反演通道选择

一氧化碳(CO)在热红外波段吸收强度弱且吸收区内具有较多的干扰信号,利用热红外数据反演高精度CO廓线的难度大。超光谱红外探测仪的开发和应用,为提升CO廓线的反演精度提供了可能。然而,随着超光谱热红外数据分辨率的上升、通道之间的间隔变窄,这在给数据引入特有可反演信息的同时产生大量冗余信息。为了保证反演精度和效率,有必要对通道进行选择来获取包含最大可反演信息的通道同时剔除冗余信息。提出了一种同时考虑通道灵敏度和权函数特性的峰采样通道选择方法,用于从超光谱红外数据中反演CO廓线。该方法首先通过分析通道对不同气体的灵敏度情况,去除受其他气体干扰较大的通道获得初选通道。然后,分析初选通道的权函数特性后发现,位于CO亮温变化谱线中峰顶和峰底的通道分别包含了不同大气层的CO反演信息,将这些通道选取为最终通道选择结果。以阿拉善沙漠地区、京津地区、长江三角洲及珠江三角洲的冬夏晴空大气为主要研究对象,比较峰采样法与最优灵敏度剖面法(OSP)所得的通道选择结果及相应的CO廓线反演精度。结果表明,该方法选择的通道比OSP方法选择的通道能覆盖更宽的光谱范围且包含更多的CO反演信息。而且,峰采样通道选择方法的应用可以有效提高本文所研究区域和季节的CO廓线反演精度,其中在阿拉善地区冬季大气条件下改善效果最为明显,反演结果的均方根误差(RMSE)由3.23×10~(-8)g/g降至3.07×10~(-8)g/g,平均反演精度提高了10.56%。     

长波红外高光谱成像光谱仪的辐射定标

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术,对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节。采用自行研制长波红外高光谱成像光谱仪原理实验装置(简称CHIPED-I)进行验证,用黑体对实验装置进行了两点线性定标,将测量的相对强度转化成目标的绝对辐射亮度谱,采用亮温法算出标定后的亮温光谱。结果表明,这种辐射定标方法用于长波红外高光谱成像光谱仪方法可行,这对进一步分析大气透过率和反演大气中红外活性气体浓度具有实际意义。     

8mm波导魔T的仿真分析

介绍一种8mm波导魔T的设计,使用三维仿真软件对其进行仿真计算,在32～37GHz范围内实现了功率等分,端口间的隔离度优于30 dB,驻波系数小于1.2,等分臂功率差值小于0.06 dB.     

8mm波导魔T的仿真分析

介绍了一种8 mm波导魔T的设计,采用仅在魔T接头处加入匹配元件,设计出了一种结构简单的魔T结构形式,并使用三维仿真软件对其进行仿真计算。仿真结果表明:在32.5~37.5 GHz范围内实现了功率等分,端口间的隔离度优于-30 dB,回波损耗小于-20 dB,等分臂功率差值小于0.1 dB,工作带宽大于14%。     

比特交织IRA码编码调制

提出了不规则重复累积（IRA）码实现比特交织编码调制（BIRACM）的设计方案,并在AWGN和Rayleigh平衰落信道下进行了仿真。仿真结果表明：BIRACM的性能优于传统的网格编码调制和比特交织编码调制。     

Multisim 8在有线电视均衡器设计中的应用

介绍了Multisim8仿真软件的功能与特点，并以有线电视均衡器电路设计为例，通过改变元器件参数等对电路性能指标进行仿真测试与分析，研究表明利用Muhisim8仿真软件，加速了电路的开发进程，保证了电路的正确性。     

电视节目制播中KEY"键"与AUX"辅助输出"应用实践

介绍了电视制播中．在现有一级MLE数字切换台的条件下．用它的线性键（包含上．下游键）实现双字幕层的交换．用飞键关键帧方法．实时实现动态画中画沿着指定的路径实时播放扩展到全屏的转场过程，以及利用调音台的AUX（辅助输出）实现对演播厅内及通话系统中可选择的PGM音频背景输入的方法。     

平板电视无线克隆器技术

本文介绍了应用于工程机市场的平板电视无线克隆器技术的传输方案选用、硬件实现方法及数据拷贝的协议制定.     

聚合物双环谐振滤波器的研究

设计了一种基于多模干涉(MMI)耦合输入/输出结构的跑道型双微环串联谐振滤波器,并采用紫外光敏聚合物材料SU-8作波导芯层,聚合物CYTOP为下包层,在硅基底上完成了器件的制备.器件的波导端面尺寸为2 μm×1 μm,与设计值相符,扫描电镜显示所制备的器件波导侧壁陡直度较高.直波导传输损耗的测试结果表明,在1550 nm波长,直波导传输损耗约为2.0 dB/cm.测试并获得了多模干涉结构和器件的通光及输出光谱图\.测试结果表明,MMI结构在较宽的波长范围内实现了接近50∶50的功分比,微环谐振滤波器的通光性能良好,实现了滤波功能,器件的自由光谱区FSR实际值约为0.94 nm,与设计参数值很接近.研究结果表明采用聚合物SU-8制备小波导尺寸微环谐振器的器件简便可行.     

基于ATMEGA8的温湿度系统的设计

本系统的设计是将智能传感器监测和单片机控制相结合,整个系统采用ATMEGA8单片机为核心配置,以温湿度传感器、数码管显示、按键、蜂鸣器报警驱动、计算机监控系统等部件。通过单片机与智能传感器相连,采集并存储智能传感器的测量数据。另一方面通过RS485总线与监控计算机通信,将采集到的数据传输给监控计算机。监控计算机将单片机传输的数据进行记录、存储、处理,供工作人员浏览、记录和进行相关处理。经过实验测试各项指标均达到了设计要求。     

一种新颖的CPM信号接收技术

以8CPFSK为例对连续相位调制（CPM）信号的同步技术和解调技术进行研究，并提出一种新颖的解调和同步联合的接收方案。该方案利用了“多符号差分检测”和CPM信号特有的相位特性，反馈地修正同步误差。仿真结果表明使用该方案不但能简便准确地同步信号接收。而且能大幅度提高连续相位调制信号的误码性能。     

河北电视台800平方米演播室音频系统数字化改造实践

河北电视台800平方米演播室数字化改造完成以后，以数字调音台Vista8为核心的数字音频系统运行安全可靠良好，本文对此系统进行了详细介绍。