大气环境建模与仿真技术

概述了大气环境建模与仿真技术领域的发展历程和技术现状,阐述了大气环境建模与仿真的关键基础技术,包括综合自然环境概念参考模型、大气环境建模技术、动态大气环境仿真技术、环境数据表示和交换技术、主环境库技术、环境剧情生成技术、大气环境对武器装备的影响仿真及评估技术、基于分布网络的大气环境仿真技术、虚拟现实技术、大气环境建模与...     

一种改进的量子"乒乓"协议安全检测策略及其安全性分析

In order to transmit the secure messages, a deterministic secure quantum direct communication protocol, called the “Ping pong” protocol was proposed by Bostrm and Felbinger \[Phys. Rev. Lett. 89, 187902 (2002)\]. But the protocol was proved to have many vulnerabilities, and can be attacked by eavesdroppers. To overcome the problem, an improved security detection strategy which inserts the 0〉,1〉,+〉 and－〉 particles into the messages as the decoy particles randomly in the “Ping pong” protocol is presented. During the security analysis, the method of the entropy theory is introduced, and three detection strategies are compared quantitatively by using the constraint between the information which eavesdroppers can obtain and the interference introduced. Because of the presence of the trap particles+〉and－〉, the detection rate will be no less than 25% when Eve attacks the communication. The security analysis result shows that the efficiency of eavesdropping detection in the presented protocol is higher than the other two, so the detection strategy in the protocol can ensure that the “Ping pong” protocol is more secure.     

海上湍流对雷达波传播影响模拟研究

基于海洋大气近地层相似理论,给出了大气折射指数和微波波段湍流强度垂直廓线模型;基于一维Kolmogorov湍流谱,数值模拟随机瞬变大气折射指数,并将其叠加在大气折射率垂直廓线上,建立了海洋大气近地层考虑湍流影响的大气修正折射率垂直廓线模型.利用海面水文气象观测数据和美国海军高级传播模型,数值模拟了蒸发波导和湍流对雷达波传播和雷达探测性能的影响,发现:海洋大气近地层湍流在一定程度上增大了蒸发波导内雷达波传播损耗,减弱了雷达对海面目标的超视距探测能力;而在蒸发波导高度以上部分空域,湍流效应在一定程度上减弱了雷达波传播损耗;因此,在定量评估舰载雷达探测性能时有必要考虑蒸发波导和湍流的综合影响.     

Stochastic perturbation finite elements

This paper extends the stochastic perturbation method to vector-valued and matrix-valued functions. The numerical method for the response and reliability of uncertain structures is formulated using matrix calculus, Kronecker algebra and perturbation theory. Random variables and system derivatives are conveniently arranged into two-dimensional matrices and generalized mathematical formulae are obtained. The results derived are easily amenable to computational procedures.     

多波段微波辐射计反演大气温湿廓线性能分析

为了为星载、机载以及地基微波大气温湿廓线探测仪通道的设置、大气参数反演指标的论证、反演算法的开发以及反演产品的质量评定提供参考依据,基于快速辐射传输模式(RTTOV10)和大气参数廓线库,建立了基于神经网络的微波大气温湿廓线反演性能分析方法,分析了反演方法、通道选择、亮温观测误差和地表比辐射率等因素对大气温湿廓线反演性能的影响。模拟试验分析表明:1神经网络反演算法显著优于线性统计回归反演算法,特别是对亮温观测噪声的敏感性相对较弱;2183.31GHz附近的水汽探测通道能够为大气温度廓线反演提供一定的信息;118.75GHz附近的温度探测通道对整个大气的温度反演均有明显影响,在200hPa附近误差的影响量达0.4K;350~60GHz和118.75GHz附近的温度探测通道对基于183.31GHz附近通道的湿度廓线反演具有重要影响,而且存在一定的互补性;4微波亮温观测误差以及地表比辐射率假定对大气温湿廓线反演有着显著影响。     

星载全极化微波辐射计海面风向反演仿真研究

全极化微波辐射计是一种可以测量海面辐射全部4个Stokes参数的新型被动遥感仪器,是测量海面风场、尤其是海面风向的新手段。介绍了国际首台全极化微波辐射计WindSat的海面风向信号谐波特征,在分析风向反演180°模糊度现象的成因基础之上,提出了利用WindSat能够进行前-后向双视扫描的优势去除风向反演180°模糊度问题的思路;通过构建海面风场仿真场景,在WindSat模拟亮温数据中加入高斯白噪声后,使用最大似然估计法和中值滤波技术开展了海面风向反演。比较和分析了使用WindSat前向刈幅和WindSat前-后向刈幅观测数据的风向反演结果。结果表明:由于能够有效去除风向反演180°模糊度,使用前-后向刈幅观测数据的风向反演精度要明显优于仅仅使用前向刈幅的反演结果。     

A New Estimation Method for Copula Parameters for Multivariate Hydrological Frequency Analysis With Small Sample Sizes

Water Resources Management - Multivariate hydrological frequency analysis is important when designing hydraulic and civil infrastructures. However, hydrologic data scarcity and insufficiency are...     

大气环境剧情生成技术研究

在基于模糊逻辑搜索原理的基础上,针对人类自然语言表述的大气环境信息需求,研究了面向仿真应用的大气环境剧情生成技术,快速自动地生成满足建模与仿真用户需要且物理一致的大气环境综合剧情.以剧情生成引擎为总体,分析了模糊逻辑搜索技术的原理与在环境剧情生成中的应用技术.针对建模与仿真用户用人类语言表述的大气环境信息条件,研究了大气环境剧情所需的语义规范和物理规则.实现了剧情数据产品的生成与可视化,为建模与仿真应用对大气环境剧情的需求提供了技术支持.     

卫星主动观测的视线云出现频率特征分析

云对气象、测绘、国土资源调查等领域中空基和天基光学、红外传感器的使用有着显著影响。为了分析中国及周边区域不同高度上各视角方向的云出现频率,首先建立了基于卫星主动观测的视线云出现频率计算模型,并利用2006年7月至2009年3月的CloudSat/CALIPSO联合观测资料,对中国及周边地区不同高度多个方向上的云出现频率分布进行统计分析。结果表明：视线上云的出现频率因观测高度、角度的不同而不同,且具有明显的季节变化特征,但观测结果具有方位独立性。在各高度,视线由水平方向移向垂直向下时,云出现频率在某一观测方向存在极小值。此外,对比分析了指定高度上的云出现频率分布特征,结果表明:各高度上的云出现频率分布存在明显的地区差异,在对流层上层,云出现频率与纬度相关,且在热带区域存在局地极大值。     

静止气象卫星遥感探测华北平原秋季大雾研究

秋季是华北平原大雾多发季节,近年来大雾成为主要的灾害性天气之一,实时监测信息对于人们安排生产生活十分有利。使用主成分分析方法对2006年11月19日11∶00和20日05∶00华北平原出现大雾天气两个时次的静止卫星MTSAT\|1R资料进行了处理分析,结果表明该方法可以突出雾区与其他区域的差异,检测到大雾的存在。在此基础上,对2006年11月和2007年10月出现在华北平原的两次大雾天气过程进行大雾信息提取,并对大雾检测阈值进行了敏感性分析,选取合适的检测阈值。利用基于主成分分析的改进遥感方法对2008年10月16日~11月30日的MTSAT\|1R资料进行了大雾检测批量处理,并将大雾探测结果与地面常规观测资料进行了对比验证。结果表明改进方法可以探测到雾区的影响范围,检测阈值通用性好,探测大雾的准确率较高。两种方法均可昼夜连续监测大雾的生成、发展和消散,显示了这两种方法在大雾实时监测方面较传统地面观测资料具有时间分辨率高、客观和准确等优点。