一种高效计算高光谱分辨率红外大气辐射传输的方法

传统的大气辐射传输计算方法受计算资源和效率的限制已无法满足星载高光谱分辨率红外大气遥感资料处理的需要,基于单色波长辐亮度计算加权组合的方法,开发了一种快速准确的高光谱分辨率红外大气辐射传输的计算模型FFRTM_IR.利用FFRTM_IR模型,针对研制中的FY-3D红外高光谱大气探测仪(HIRAS)的光谱指标,模拟计算了仪器的观测通道亮温,并用独立样本对模拟亮温进行了验证和比较,结果显示:FFRTM_IR对HIRAS所有通道的模拟亮温偏差均小于0.06 K,标准差有效控制在0.1 K以内;在同等计算精度下,FFRTM_IR的计算速度略快于目前国际上通用的快速辐射传输计算模型CRTM.利用FFRTM_IR模型,采用解析计算方法可以进一步得到温度廓线、水汽廓线、二氧化碳、臭氧廓线以及地表参数的雅克比矩阵,计算结果与扰动法计算结果一致性较好,有较高的计算精度.计算和分析结果表明,初步建立了一种高效的红外大气辐射传输计算模型,可用于星载高光谱红外大气探测仪器的观测仿真和资料处理.     

基于绝对辐亮度计定标的积分球紫外光谱辐射特性研究

针对积分球开口光谱辐射特性测量的复杂性及紫外波段标准光源不确定度大的缺点,构建了一种基于紫外标准探测器的高精度绝对辐亮度计。用所构建的绝对辐亮度计,以3个波长为例,标定积分球开口光谱辐亮度,修正了250~400 nm波段积分球开口光谱辐亮度曲线。同时,利用该绝对辐亮度计对积分球输出稳定性、积分球开口均匀性以及朗伯余弦特性进行了全面测试。积分球开口3个波长280,313和352 nm处光谱辐亮度定标合成标准不确定度分别为3.2%,3.0%和3.0%,积分球输出稳定性、开口均匀性以及朗伯余弦特性3个波长处合成标准不确定度分别为1.7%,1.6%和1.6%。不确定度分析表明用绝对辐亮度计研究积分球光谱辐射特性与传统的积分球光谱辐射特性研究相比方便可行且精度更高。     

大气辐射传输模拟器(ARTS)软件的介绍

随着气候变化、环境监测、大气遥感等领域的发展,大气辐射传输研究的重要性日益凸显,往往需要进行辐射传输模拟,计算大气透过率、光谱辐亮度等参数、进行部分气象要素的反演等,因此亟需发展快速精确、普遍适用的辐射传输模式。主要介绍了一种高度模块化、广泛适用的辐射传输模式--ARTS(the atmospheric radiative transfer simulator),介绍了模式的研制背景、主要功能、计算流程、应用领域等,并给出了部分模拟实例的结果。目前,该辐射传输模式已成功应用于Odin/SMR、MASTER与SOPRANO等探测器的正向模拟与反演系统。     

红外目标光谱辐射亮度测试技术

红外目标光谱辐射亮度对于武器光电系统的搜索、跟踪及目标识别都具有重要的应用。以红外辐射理论为基础,在同温度、同波长下采用红外傅里叶分光法并与标准黑体相比较的方法对红外目标光谱辐射亮度进行了测试技术研究,建立了红外目标光谱辐射亮度计量测试装置。根据实验结果分析,该装置在波长范围2.5～14 m,1 000 ℃、3 000 ℃、5 000 ℃、7 000 ℃四个温度点条件下,测量误差为1%,在5 000 ℃、7 000 ℃时,测量误差小于0.1%。分析讨论了对测量结果产生影响的因素,得出当标准黑体温度与被测红外目标温度不一致时,会给测量带来较大误差;在3.0～5.4 m范围内,分别选用InSb和MCT两种探测器,产生的偏差为0.5%。     

基于红外辐射特性的单波段红外图像被动测距

以单波段红外图像被动测距为研究背景,首先分析了凝视型红外探测系统的工作原理,将其工作过程分为入瞳前和入瞳后两个不同的阶段,其中第一阶段与目标距离相关,而第二阶段则决定于红外探测系统本身的传递函数,而后对图像像素灰度与入瞳处辐亮度之间的关系进行了表述;然后针对点目标与面目标的成像特点,分别计算了相应的目标与背景的入瞳处幅亮度差,得出:两者的红外辐射特性存在一致性.基于短时间内目标近似匀速运动的假设,推导了单波段红外图像被动测距方法.最后利用外场实测中长波红外图像对该算法进行了验证,并对测距结果和测距误差进行了详细分析.     

短波红外高光谱成像仪背景辐射特征研究

文章指出背景辐射对短波红外高光谱成像仪辐射精度、信噪比是有影响的.给出了色散型短波红外光谱仪的背景辐射定量计算模型,分析了温度及温度变化与辐射精度的关系,并通过实验数据进行了验证.在背景辐射特征分析的基础上,分析总结了小相对孔径冷屏、高精度温控、冷光学、经常性标定等几种减小背景辐射影响的措施.本文的研究工作对于提高高光...     

基于单站双波段红外图像的面目标被动测距研究

论文将凝视红外成像系统的工作过程划分为与目标距离有关的第一阶段和只与探测器有关的第二阶段;针对第一阶段推导了面目标在凝视红外成像系统入瞳处的辐亮度的表达式,针对第二阶段利用黑体定标实验求解了红外图像灰度与入瞳处目标辐亮度之间的表达式;然后基于单站舣波段红外成像系统所得到的目标红外图像推导了面目标距离表达式.最后论文采用机场等地实测单站双波段红外图像数据对算法进行了验证并对试验结果和误差进行了分析.     

中波红外火情遥感的大气辐射传输特性

分析2005年在广西武鸣机场进行的人工火情测量试验中获得的由BOMEM MR-154FT高光谱仪测定的火情光谱特征发现:在中波4.34～4.76μm光谱段的辐亮度比火情遥感监测常用通道3.5～4.0μm有更强的响应关系.用模拟计算方法进一步分析了中波红外光谱的大气辐射特性.分别对中波波段主要的吸收气体(水汽、水汽连续、二氧化碳混合、二氧化碳、一氧化二氮、臭氧和气溶胶)影响辐射传输的情况进行模拟计算;选择中国内陆地区18种大气廓线样本和4种大气模型,分别进行辐射传输计算,获得了3～5μm谱段分谱大气透过率和大气程辐射等,并比较了新选择通道(4.42～4.78μm)与传统通道(3.55～3.95μm)在地面和传输到大气层顸后辐亮度的变化情况,为今后应用新探测通道奠定了基础.     

基于RBF网络的红外多光谱辐射测温

在目标发射率未知的情况下,建立一种基于RBF(radial basis function)神经网络的红外测温方法。首先推导出目标温度同辐射亮度峰值及其波长之间的强非线性关系,明确神经网络输入变量;然后基于RBF网络对样本数据进行充分学习,建立目标辐射测温模型,该模型不需要发射率输入。利用黑体和钢板目标分别作为测试目标源,验证这种方法,得到黑体测温最大相对误差为0.016%、钢板的最大相对误差为1.08%,验证了本文测温方法的合理性。     

不同气象条件下飞机红外辐射等效折算

阐述了红外侦察告警设备作用距离等效折算的重要性及常见方法,推导了不同气象条件下基于飞机目标表观辐射亮度、目标背景表观辐射亮度差的红外辐射等效折算公式,并对其中的假设近似进行了修正计算.通过折算表明:折算后的图像与参考实测图像从灰度分布与变化趋势一致性上符合较好,证明了提出的红外辐射等效折算方法的合理性.     

基于S矩阵编码的短波红外高光谱成像验证及噪声分析

借助于称重测量原理的噪声抑制效果,提出了一种基于S矩阵狭缝阵列的短波红外光谱成像方法,通过构建S矩阵狭缝阵列替换光谱成像系统的单狭缝,实现空、谱信息的混叠测量。对该系统的探测器噪声和光子噪声进行了分析,计算了系统噪声抑制效果。仿真结果表明,该方法在弱光条件下可有效地降低噪声水平,提高成像质量。搭建了原理样机进行成像实验,对一均匀面目标成像,通过对比单狭缝成像数据,使用S矩阵狭缝阵列的光谱成像方法在23%和10%探测器势阱光强下信噪比分别提升了9%和21%。     

Splitting and placement of data-intensive applications with machine learning for power system in cloud computing

Aiming to meet the growing demand for observation and analysis in power systems that based on Internet of Things (IoT), machine learning technology has been adopted to deal with the data-intensive power electronics applications in IoT. By feeding previous power electronic data into the learning model, accurate information is drawn, and the quality of IoT-based power services is improved. Generally, the data-intensive electronic applications with machine learning are split into numerous data/control constrained tasks by workflow technology. The efficient execution of this data-intensive Power Workflow (PW) needs massive computing resources, which are available in the cloud infrastructure. Nevertheless, the execution efficiency of PW decreases due to inappropriate sub-task and data placement. In addition, the power consumption explodes due to massive data acquisition. To address these challenges, a PW placement method named PWP is devised. Specifically, the Non-dominated Sorting Differential Evolution (NSDE) is used to generate placement strategies. The simulation experiments show that PWP achieves the best trade-off among data acquisition time, power consumption, load distribution and privacy preservation, confirming that PWP is effective for the placement problem.     

我国中低纬地区电离层foE经验模型初步研究

利用电波环境观测网中低纬地区（以满洲里、重庆、昆明、海口为例）电离层f_oE数据,参照前人工作,分析了f_oE月中值与太阳活动指数、太阳天顶角的变化关系,建立了我国中低纬多个地区的f_oE月中值经验模型. 结果表明:f_oE月中值与F_10.7存在很强的相关性（相关系数大于0.9）;与正午太阳天顶角余弦存在反相关性(相关系数绝对值大于0.7);与实测数据对比发现本文模型计算值标准偏差小于0.1 MHz,优于国际参考电离层(international reference ionosphere, IRI)模型。本文研究对于IRI模型改进与我国区域电离层经验模型研究建立具有重要意义.     

短波跳频系统信道BER的实时监测性能分析

基于短波信道Ｗａｔｔｅｒｓｏｎ模型,提出了短波跳频系统信道比特差错率（ＢＥＲ）实时监测的一种自适应测量方法。该方法可根据伪错监测统计情况自适应地选择用于非线性外推估值的监测路径来估计ＢＥＲ,数值模拟结果分析表明：用非线性外推算法可将估测值的相对误差降低到４９．４％。     

A comparative study and workload distribution model for re‐encryption schemes in a mobile cloud computing environment

The researchers are using the various variations of re‐encryption schemes, which migrate the computational intensive re‐encryption jobs of mobile devices to the trusted entity/cloud. However, the messages are still encrypted and decrypted using the limited computational power of mobile devices. Our contribution in this paper is to propose a workload distribution model for re‐encryption schemes, which offloads the computational intensive operations, such as encryption and decryption on a trusted entity. Moreover, the proposed workload distribution model is compared with existing re‐encryption schemes of resource utilization on trusted entity and mobile device. The experimental results show substantial improvement in performance compared to the existing schemes.     

New numerical low frequency noise model for front and buried oxide trap density characterization in FDSOI MOSFETs

In this paper, we present a new numerical model of the inversion charge power spectral density in FDSOI MOSFET devices with ultra thin body. Numerical simulation results are compared to those of the classical formulation and to experimental data. A good agreement of measurements is obtained with the proposed model. The results show that the noise behavior in FDSOI MOSFETs is strongly related to the front and buried oxides defects, even if the channel is located at the front interface. In other words, the classical formulation of the flat-band voltage power spectral density (PSD) overestimate the front oxide trap density and no more holds true in SOI MOSFETs LFN characterization.