海雾对3毫米波传播特性的影响研究

进行了海雾对3mm传播特性影响的测量实验．浓度大的海雾对3mm信号衰减达7．55dB／km,推算了海雾的特性参数,对不同能见度下的测量结果和用ITU模式计算的结果进行了比较,并对信号闪烁特性进行了分析．     

海雾对3毫米波传播特性的影响研究

进行了海雾对3mm传播特性影响的测量实验．浓度大的海雾对3mm信号衰减达7．55dB／km,推算了海雾的特性参数,对不同能见度下的测量结果和用ITU模式计算的结果进行了比较,并对信号闪烁特性进行了分析．     

浓海雾空中隐身目标无源毫米波探测

研究了空中隐身目标的毫米波辐射特性,分析了浓海雾对毫米波辐射信号的衰减,并对无源毫米波辐射计阵列探测热辐射源的性能进行了分析。在理论建模的基础上针对一维32通道8 mm辐射计阵列探测空中隐身目标进行了仿真实验,结果表明毫米波辐射计阵列在浓海雾气候条件下探测空中隐身目标是一种非常有效的手段。     

基于等效介电常数的激光雾中衰减研究

海雾是一种具有吸收和散射特性的介质,对激光有较强的衰减作用。结合海雾环境的物理特征,根据电介质极化理论推导出了海雾介质等效介电常数的一般计算模型,并进一步得到激光雾中传输衰减率计算模型。以平流雾的经验雾滴谱和两次海雾个例雾滴谱为例对介电常数衰减模型进行了计算和仿真,并分析和评估了海雾环境物理特征对激光传输效应的影响。结果表明,基于等效介电常数的激光雾中衰减计算模型体现了海雾物理特性的影响,特别是能见度、雾滴谱分布等对其作用明显。     

我国海雾总体特点及其对中红外辐射能量衰减的分析

在对我国不同纬度海雾观测资料总结归纳的基础上,建立了我国海雾微物理结构的拟合分布模型,归纳了我国海雾的总体特点。标定了最常见海雾的尺度参数,并根据红外辐射在海雾中的散射与吸收特性,定量分析了不同海雾的消光系数,根据米氏散射定律定量计算了中红外波段下海面平流雾的散射衰减度,并据此与实验结果进行了比对,吻合性较好。根据米氏理论,在较浓平流雾条件下,雾滴为盐溶液时,中红外波段的消光系数均值为2.90,海雾消光系数随着尺度参数的增大呈现出单调减小的特点;而在纯水条件下,消光系数均值为3.35,消光系数随着尺度参数的增大而单调增加。     

黄海平流雾对8~12 μm波段红外辐射衰减的实验研究

为了研究新一代舰载红外探测系统在海雾条件下的探测能力,以黄海海雾为实验环境,以非制冷型红外热像仪为探测器,分别在不同强度的海雾中以不同性质的红外辐射源为探测对象进行了成像实验,并结合红外辐射在海雾中的衰减模型进行了量化研究。衰减模型可分为物理模型和经验模型两大类,分别对其在不同强度海雾下的衰减曲线进行了对比分析,并根据实测结果进行了拟合分析,结果表明:在轻雾条件下,实际观测的结果几乎与物理模型一致;在较浓海雾条件下,以经验模型计算的结果与观测结果相差较小;而在特浓海雾条件下,以经验模型计算的结果较接近于实际观测。     

大气对外差探测激光雷达影响分析

对于光外差体制的激光雷达而言,为减弱大气扰动的影响,需要研究大气衰减及大气湍流对其探测性能的影响.从光场的复振幅和探测面上光斑的爱里斑模型出发,给出了信噪比这一表征外差探测系统关键性能指标.分析了大气衰减和大气湍流对信号光复振幅的影响,研究了大气衰减和弱湍流相位起伏下的光外差探测效率.研究表明,大气衰减不会造成外差效率...     

基于模拟红外辐射的海雾监测应用研究

由于长波红外及中波红外辐射受雾滴中水汽的影响明显,结合大气红外探测仪(Atmospheric Infrared Sounder, AIRS)的特征,利用快速辐射传输模式(Community Radiative Transfer Model, CRTM)分别模拟了两个波段的通道辐射信息。对下垫面辐射和模式上行辐射进行分析后发现：(1)为排除下垫面的干扰,将CRTM模式的底层上行辐射减去下垫面辐射,此时分离出的贴地面辐射值大小与海雾的强弱分布一致,因此可用于对海雾水平分布的监测。(2）模式上行辐射及其梯度随高度的变化反映了垂直方向上的海雾强度变化;通过对其进行分析可实现对海雾垂直结构的监测。(3）分别对中波红外和长波红外通道辐射进行模拟分析后发现,两者均可反映海雾的三维空间特性。     

基于Shack-Hartmann波前传感器的湍流大气光闪烁测量

根据CCD探测器的输出信号在动态测量范围内与入射光通量成线性的特点,提出了将Shack-Hartmann波前传感器用于湍流大气光闪烁效应测量的方法,并在1 km的水平湍流大气传输路径上开展了光强闪烁的初步测量.结果表明,测量的光强起伏方差随时间的变化基本符合近地面湍流起伏特征,在统计光强起伏过程中采用了将时间和空间序列的数据相融合的方法,大大增加了统计样本数;将传感器与大口径闪烁仪测量的折射率结构常数进行了对比,发现两者在变化趋势上具有较好的一致性,相关系数达到0.84;最后,通过不同子孔径内光强起伏的功率谱分析,进一步证明了Shack-Hanmann传感器用于光闪烁效应测量的可靠性.     

激光大气传输特性的数值模拟

介绍了激光信号通过大气时的湍流谱模型,分析了考虑湍流内尺度条件下激光在大气中传输时的光强闪烁效应和光束展宽效应.探讨了基于修正Rytov方法的光强闪烁理论,主要是考虑湍流内尺度效应的条件下湍流内尺度、传输激光的波长以及大气结构常数对光强闪烁的影响.用MATLAB对其影响进行了数值模拟,并对结果进行了具体分析.结果表明:湍流内尺度对激光大气水平传输过程中的光强闪烁效应具有重要的影响,同时闪烁指数还随着传输激光的波长和大气结构常数等的变化而变化.     

基于Himawari-8数据的日间海雾检测方法

新一代静止轨道气象卫星Himawari-8静止气象卫星具有空间分辨率高可持续性观测的特点,对海雾监测具有重要的意义。星载激光雷达(Cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization, CALIOP)可以探测大气的垂直剖面信息。利用CALIOP 数据进行海雾检测,获得4类样本点:中高云、低云、海雾和海表样本点,并将这些样本点用于Himawari-8 日间海雾检测的通道选择和动态阈值设定的研究中,建立一套Himawari-8日间海雾检测算法。利用CALIOP和中国气象局国家卫星气象中心的气象卫星雾监测报告数据对海雾检测方法进行验证。对比CALIOP数据,海雾检出率63.42\%,漏检样本点中晴空海表占比71.54\%; 对比雾监测产品,海雾检测率89.7\%。结果表明,提出的海雾检测算法是可行的。     

A simple expression for estimating attenuation by fog at millimeter wavelengths

At millimeter wavelengths, fog attenuation is a function of the fog density, extent, index of refraction of the fog medium, and wavelength. The attenuation is usually determined by first estimating the index of refraction of water for the wavelength and temperature of interest and then calculating the attenuation using the Rayleigh approximation. In this communication fog attenuation is computed for a large set of wavelengths and indices of refraction. A regression analysis of the attenuation is then conducted as a function of wavelength and temperature. It is shown that an almost perfect fit can be obtained with a four-term regression on wavelength and temperature for the ranges of 3 mm <lambda < 3cm and-8degC< T < 25degC, respectively 5666. This expression produces a normalized fog attenuation; the total attenuation is easily computed by multiplying the normalized attenuation by the fog density and extent. If fog density data are not available, a formula for estimating the density from fog visibility is given.     

雾天环境下激光传输的衰减特性研究

激光在大气中传输时容易受天气的影响,因为雨、雪、雾等恶劣天气对激光有严重的衰减作用,会使通信的稳定性变差.因此分析激光在不同天气条件下的传输效应和衰减特性非常有必要.本文根据辐射雾和平流雾中含水量和能见度的经验关系,分析了雾天气对激光大气传输衰减的计算公式,并对三种常用的雾衰减经验模型进行了Matlab数值仿真,得出了激光衰减系数和雾天气能见度的关系.     

结合遥感卫星及深度神经网络的白天海雾识别

遥感卫星能够对云雾进行大范围、长时间监测, 对海雾识别研究具有重要的意义,本文根据不同云、 雾和下垫面的光谱特性及纹理特征,通过葵花8号卫星(Himawari-8)提取云图特征、CALIOP 星载激光雷达 (cloud-aerosol Lidar with orthogonal polarization,CALIOP)获取中高云、低云、海 雾、晴空海表四类样本标签, 利用深度学习方法构建深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN),实现了白天海雾的有 效识别。实验结果 表明:本文训练得到的深度神经网络模型准确率为82.63%,具有较高 的识别精度,而且相比其它海雾识别 方法也有更好的识别结果。利用该模型对2016年4月8日发生于黄渤海 区域的海雾天气进行识别,并通过 CALIOP标签数据对识别效果进行验证,结果表明该方法能够较好的识别出海雾区域。     

Propagation observations at 3.2 millimeters

A millimeter-wave system for the transmission and reception of television signals has been constructed. The propagation path is 450 meters above sea level at the transmitter and traverses an 18.95-km path to the receiver, which is at an elevation of 39 meters atop a two-story building in El Segundo, Calif. The elevation angle is 1.17 degrees when corrected for curvature and refraction. Received picture quality and tropospheric scintillation and attenuation for various weather conditions are discussed. Tropospheric attenuation ranged from about 13 dB on a typical day to approximately 36 dB when moderate rainfall (∼4 mm/hr) occurred over much of the 18.95-km path. Tropospheric turbulence effects were almost nonexistent on days of heavy fog but reached peak-to-peak magnitudes of 20 dB or more in received signal fluctuations on dry, windy days. High quality television and voice reception were obtained over this link even during light to moderate rainfall periods (∼3 mm/hr). A transmitter output of approximately 100 mW, 0.61-m parabolas at each end of the link, and a receiver noise figure of 25 dB were the main system characteristics. Tropospheric attenuation measurements are in close agreement with values calculated from modified versions of the Van Vleck expressions for attenuation due to oxygen and water vapor. The average of measured tropospheric attenuation rates was approximately 0.7 dB/km for July 1965.