西北地区天空背景测量与分析

利用天空背景测量设备测量了西北地区的天空背景亮度,给出了该地区典型时刻的全天空背景亮度等值线分布,并进行了对应的背景光谱亮度比重分析;基于MODTRAN软件进行了对应时刻的天空背景亮度模拟计算,进行了比对分析。分析结果表明:西北地区的背景光谱分布相对于理论分布来说变化较缓,白天对空间目标观测采用窄带滤波能有效提高光电系统的探测能力;MODTRAN软件模拟计算的天空背景亮度在偏离太阳方向与该地区实测数据基本吻合,随着天顶角的减小误差也在减小,但在靠近太阳位置存在一定差距。     

全天空背景亮度测量仪的研制

天空亮度分布是指大气层内散射光亮度的空间分布,对空间目标识别以及大气辐射传输等理论研究有重要的应用价值。研制了一台全天空背景亮度测量仪,将32个光电探测器均匀分布在球形支架表面,可实现对天空各个方位背景辐射亮度的瞬时测量。先介绍了仪器的工作原理、结构组成和研制方案。再利用绝对定标方法对仪器进行辐亮度定标。通过进行实地测量并将实测数据与MODTRAN5理论计算结果对比分析。结果表明:仪器工作性能稳定,在所测光功率范围内线性度良好,得到各个方位的天空亮度值与真实天空亮度分布的变化相符。该仪器具有较高实时性,测量数据可靠,可以满足科研与实际应用需求。     

戈壁地区天空背景光谱研究

利用天空背景测量设备测量了西北戈壁地区的天空背景光谱亮度,对该地区典型时刻的背景光谱分布进行了研究;针对相应背景光谱下的滤波技术对光电系统探测能力的提高进行了仿真研究.研究结果表明：该地区的背景光谱分布相对于理论分布来说,600～900 nm光谱波段背景亮度所占的比重较大,且随着方位角、天顶角的改变光谱分布变化不大;在天空背景为10 W.m-2Sr-1条件下,在该地区采用600～900 nm滤波方式光电系统的探测能力只得到约0.1等星提高.     

天空背景红外辐射亮度测量及其对目标探测的影响分析

天空背景的红外辐射特征对目标侦察探测具有重要意义。利用3μm~5μm中波、8μm~12μm长波红外测量设备对天空背景红外辐射亮度进行了测量,长波波段辐射亮度在3.7~13.6 W?m-2?sr-1,中波波段辐射亮度在0.05~0.48 W?m-2?sr-1,相同条件长波辐射亮度高于中波辐射亮度1~2个数量级;随着观测角增大,天空背景辐射亮度显著降低,同时太阳辐射、大气温度等因素也对天空背景辐射有较大的影响。利用测量结果仿真分析了天空背景辐射对目标侦察探测距离的影响,结果表明当观测角由9.6°降低到1.9°时,红外搜索跟踪系统探测距离会减少41.5%~46.2%。     

基于形态学滤波的红外图像背景补偿

天空背景的红外辐射特性与观测天顶角有关,造成具有天空背景的红外图像背景亮度不均匀,影响了红外图像后续处理。针对红外图像天空背景亮度不均匀的特点,提出了一种基于形态学滤波的红外图像背景补偿方法,并采用了一种简单的自动全局阈值处理方法对背景补偿效果进行了实验验证,结果表明,该方法能够很好的解决红外图像天空背景亮度不均匀的问题。     

1064 nm波段白天背景噪声分析及应用研究

卫星激光测距(SLR)是目前卫星单点距离测量精度最高的技术,已成为高精度测量领域不可或缺的手段。国际上大多数SLR台站采用532 nm的工作波长,在白天测距中存在天空背景噪声大、有效回波识别困难等问题,影响了台站的白天测距数据产出。鉴于白天1064 nm 波段天空背景亮度低,理论上对比分析计算了1064 nm波段与532 nm波段的系统噪声强度。并在晴好白天开展了1064 nm波段的噪声测量,并与532 nm波段的测距系统噪声进行了比较,数据结果与理论分析基本一致。在此基础上,开展了晨昏时段的1064 nm卫星激光测距实验,并获得了多圈次卫星的有效回波数据,为1064 nm的白天卫星激光测距打下了技术基础。     

天空光辐射亮度测量系统定标及数据分析

随着辐射测量技术的不断发展,测量设备的精度越来越被关注,而对设备准确定标是提高测量设备精度的重要保证.详细介绍了利用标准光谱辐射计实现天空光辐射亮度测量系统的实验室绝对辐射定标方法和利用汞灯实现天空光辐射亮度测量系统的波长定标方法,并采用前述方法对TKFS01型天空光辐射亮度测量系统进行了定标,给出了定标的不确定度.通...     

天空大气背景红外辐射建模与计算

研究天空大气背景的辐射对空中目标的探测非常重要,为此对大气辐射亮度的计算进行了建模与计算,通过对大气分层的方法得到了天空辐射亮度的计算公式,然后结合公式对吸收和散射的计算方法进行了详细的讨论,对于吸收主要考虑了水蒸气、二氧化碳和臭氧的吸收,而散射主要讨论了气溶胶的散射,最后通过典型数据对大气吸收、散射、透过率、光谱辐射亮度、辐射亮度等进行了计算,与MODTRAN软件的计算结果进行了比较,并对天空红外辐射的特点进行了分析。     

白天天空背景对昼夜大气相干长度仪数据影响

昼夜大气相干长度仪实现了全天候连续观测恒星,是一种大气相干长度的常规观测仪器。主要分析了白天天空背景光引起的大气相干长度测量误差,提出了适合于工程应用的图像消噪方法,并进行了数值仿真,结果表明:该消噪方法能有效抑制白天天空背景引起的图像传感器噪声,使其在最大天空亮度观测3.5等星时所引起的大气相干长度测量误差减小到1.434%,扩大了选星跟踪范围,证实了该消噪方法应用于提高仪器测量精度的可行性和白天星像质心提取的准确性。     

基于余弦相似度的光学伪装效能评估分析

为了解决伪装效能评估手段单一、量化分析手段不足的问题,引入了余弦相似度原理开展模拟评估,对可见光伪装效能评估理论分析进行了优化.基于颜色光学数据特征,利用颜色直方图展现了目标与背景颜色频率分布,研究了样本目标与背景的颜色融合差异性;采用亮度空间分布图展现了亮度空间特征,探索了样本目标与背景的亮度差异性;并对目标和背景图...     

极光全天空图象处理和分析系统的软件开发

本文介绍我国在视窗环境开发的极光全天空图象处理和分析软件,该软件在对图象精确定位和极光全天空图象到地磁坐标平面展开的基础上,实现了在微机上对极光形状、位置、运动、强度等极光物理信息的定量提取。     

基于全天空流星雷达测量动量通量的新方法

全天空流星雷达是新一代的流星雷达, 可以接收流星余迹反射的无线电波, 目前主要应用于探测流星烧蚀区域的大气风场进而研究该区域的大气动力学.文中利用全天空流星雷达, 基于Hocking提出的测量重力波动量通量的新方法来研究昆明地区的大气环境参数—重力波的动量通量.由于采样时间间隔的不同, 该方法仍存在争议.本文主要利用昆明站工作频率为37.5 MHz的全天空流星雷达测得的流星数据来验证采样时间对重力波动量通量取值的影响, 同时利用工作频率分别为37.5 MHz、53.1 MHz的全天空流星雷达在2014年9月份观测的数据对该方法进行了对比分析, 结果表明:采样时间间隔的选取对重力波动量通量的取值有很大影响; 在合适的采样时间间隔内利用全天空流星雷达测量重力波的动量通量的新方法是可行的.     

跨媒体复现中CIECAM02背景预测性能评价

为了研究跨媒体复现中CIECAM02的背景预测性能,基于双目同时的视觉匹配实验,获得显示器软拷贝与不同中性灰背景下硬拷贝的视觉匹配数据,分析了中性灰背景对颜色外貌的影响,并利用实验数据对CIECAM02的背景预测性能做了评价.实验结果表明:背景明度主要诱导色块明度和彩度的变化,对色相略有影响.明度、彩度、色相三者中,明度改变最明显,背景越暗,诱导色块越亮,随着背景明度变暗,背景明度的诱导绝对量趋于稳定;彩度变化幅度不大,但是不符合色诱导规律;而色相基本不变.CIECAM02可以解释背景明度对明度的诱导现象,但不能解释对彩度的诱导现象,且背景参数不能准确反映背景对颜色的影响,有待于修正.     

Earth-Viewing L-Band Radiometer Sensing of Sea Surface Scattered Celestial Sky Radiation—Part II: Application to SMOS

We examine how the rough sea surface scattering of L-band celestial sky radiation might affect the measurements of the future European Space Agency Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission. For this purpose, we combined data from several surveys to build a comprehensive all-sky L-band celestial sky brightness temperature map for the SMOS mission that includes the continuum radiation and the hydrogen line emission rescaled for the SMOS bandwidth. We also constructed a separate map of strong and very localized sources that may exhibit L-band brightness temperatures exceeding 1000 K. Scattering by the roughened ocean surface of radiation from even the strongest localized sources is found to reduce the contributions from these localized strong sources to negligible levels, and rough surface scattering solutions may be obtained with a map much coarser than the original continuum maps. In rough ocean surface conditions, the contribution of the scattered celestial noise to the reconstructed brightness temperatures is not significantly modified by the synthetic antenna weighting function, which makes integration over the synthetic beam unnecessary. The contamination of the reconstructed brightness temperatures by celestial noise exhibits a strong annual cycle with the largest contamination occurring in the descending swaths in September and October, when the specular projection of the field of view is aligned with the Galactic equator. Ocean surface roughness may alter the contamination by over 0.1 K in 30% of the SMOS measurements. Given this potentially large impact of surface roughness, an operational method is proposed to account for it in the SMOS level 2 sea surface salinity algorithm.     

基于亮温光谱的表面沾染物探测方法

针对表面沾染探测中存在的不足,提出亮温光谱法。通过高灵敏度红外遥测光谱仪非接触探测获得沾染物的辐亮度光谱,利用光源和沾染本底的高发射率特性,通过普朗克公式转换得到亮温光谱,直接获得沾染物特征信息。无需预测沾染本底,特别适合已中毒事故现场。首先讨论该方法的探测原理,然后分别使用亮温光谱法和背景扣除法对铝板表面的沾染物二甲基硅油(Poly(dimethylsiloxane),PDMS)和磷酸三乙酯(Triethyl phosphate,TEP)进行探测。结果表明,亮温光谱法提取出的沾染物的特征与背景扣除法的相同,可准确识别沾染物类型,同时避免了背景扣除法对背景光谱的依赖。该方法简单可靠,测试迅速,有很大的应用潜力。     

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。     

基于照相的LED显示屏亮度校正方法

像素亮度的一致性是LED显示屏的重要指标。对于像素亮度一致性不理想的LED显示屏,对其照相获得包含亮度信息的图像文件,再经计算机进行背景去噪、像素定位、亮度信息提取,得到亮度数据文件,最后通过计算及数据库处理,生成Excel亮度校正文件。Excel格式的亮度校正文件,可以方便地送到主流LED显示屏控制器中进行逐点校正,有效地改善LED显示屏的视觉效果。     

1 064 nm波长白天卫星激光测距试验

1 064 nm波长大气透过率高、天空背景辐射小,采用该波长激光开展卫星测距,有助于提升测距系统的探测能力,已成为国际测距技术的重要发展趋势之一。采用2.2 nm窄带滤光片,计算并测试了白天情况下1 064 nm波长测距系统的噪声,验证了该滤光片在白天对背景噪声的抑制效果。基于圆心光路调节方法,夜间借助红外相机实现了1 064 nm波长激光发射光路与机械轴的重合度调节,保证了全天区优于5″的激光指向精度,解决了白天观测条件下1 064 nm波长激光精确指向问题。采用重复频率为1 kHz、功率为5 W的1 064 nm激光器,建立了1 064 nm波长白天卫星激光测距试验系统,最远获得了地球同步轨道卫星的有效回波数据,实现了1 064 nm波长白天激光测距。试验研究将为我国1 064 nm在远距离卫星激光测距、空间碎片漫反射激光测距方面的应用与发展奠定了技术基础。