我国成功研制机载大气污梁探测系统

中国科学院合肥物喷科学研究院安徽光学精密机械研究所成功研制出1种用于机载、可快速获取区域环境大气污染成分的环境大气成分探测系统,并通过了安徽省科技成果转化服务中心组织的科技成果鉴定。     

大气传输特性对激光雷达探测系统的影响

大气探测激光雷达的实际探测能力与激光的大气传输衰减有密切的关系.详细阐述了大气对激光传输的各种衰减效应,包括大气中气体分子和气溶胶粒子对激光信号的吸收和散射、大气分子的荧光吸收及大气湍流等.不仅有助于加深对激光雷达方程的理解,且对激光雷达系统的设计与研制也具有重要的指导意义.     

大气散射校正静态实时偏振图像去雾技术

为了在雾霾天气下实现静态实时图像去雾,研究了大气衰减模型,分析了大气溶胶对成像的影响和大气散的射校正方法,提出了偏振去雾方法的技术原理.利用斯托克斯参数和穆勒矩阵实现原始数据的静态获取,基于偏振测量结果实现天空区域的实时提取,通过提取结果定性和定量分析,找到了偏振角范围和大气散射光强度阈值的规律性,实现了静态实时偏振去雾.静态实时偏振去雾方法将原始数据由不确定的偏振图像改变为固定的偏振图像,克服了对手动操作和主观评价的依赖,简化了去雾流程,解决了复杂的全局参数估计问题,提高了图像复原的准确度.所提出的静态实时偏振去雾方法为雾霾天气下高分辨、高稳定性和高实时性成像提供了新的理论和技术手段.     

偏振遥感成像探测技术及其在目标毁伤效果评估中的应用研究

在未来高技术战争中,战场目标毁伤效果评估具有十分重要的作用。基于目标偏振遥感成像探测原理,介绍了一种能够获取地物目标偏振图像信息的机载多波段偏振遥感成像探测系统;通过对地面炮兵火力毁伤实验相关数据的对比分析,探讨了偏振遥感图像信息在反演目标表面毁伤状态方面的能力;实验结果表明：偏振遥感成像探测技术在目标毁伤效果评估中具有广阔的应用前景。     

CZMIL机载LiDAR测深系统在中国黄海和东海 作业能力初步分析

机载激光雷达测深系统与传统的舰船海洋声学探测系统相比,具有速度快、覆盖率高、灵活性强等优点。结合中国黄海、东海区域的MODIS产品数据,对当前国际上新型的机载激光雷达测深系统CZMIL的测深性能进行反演分析,旨在为该设备在类似区域的使用提供参考。本文使用中国黄海和东海的水体光学数据,建立了黄海、东海490 nm漫衰减系数与532 nm漫衰减系数之间的经验关系模型。利用2003年MODIS的490 nm漫衰减系数季度平均数据,分析了机载激光雷达系统CZMIL在中国黄海、东海海域的作业能力。结果表明:(1) CZMIL的测深能力受气象条件的影响,主要原因是水体的光学特性在不同的季节呈现不同的特征;(2)CZMIL在中国黄海和东海海域较适宜在夏季进行测量,其测深范围小于75 m。     

瑞利激光雷达探测中层大气密度和温度

利用瑞利（Rayleigh）散射激光雷达探测中层大气密度和温度的原理和方法,能够探测30~90 km范围的中层大气密度和温度的垂直分布。根据这种方法和实际测量得到的数据,把反演得到的结果与标准大气模型CI-RA86观测结果进行了对比,凸显具有较好的一致性。在一般情况下,30~65 km高度范围内激光雷达获得的大气密度与CIRA86密度偏差≤5%;温度偏差〈3 k,而在75 km以上温度偏差较大。     

单次散射条件下大气偏振中性点的特性研究

为了消除大气散射辐射对地物识别的影响,提高地物遥感偏振识别的精度,从平面分层大气中的辐射传输方程入手,推导单次散射时天空散射光的偏振度及偏振中性点的大小与分布,利用全天空遥感偏振测量装置对天空偏振现象进行了观测实验.测量结果表明,天空散射光的偏振度分布与单位体积空气散射光偏振度的分布是一致的;大气偏振中性点在距反日点角距约15°~25°的范围内变化;偏振度围绕偏振中性点有规律的分布.     

基于大气散射模型的偏振图像去雾方法

雾霾天气越来越常见,导致所采集图像的应用价值降低,因此如何获得清晰度高的图像成为计算机视觉等领域重点研究的内容。在大气散射模型的基础上提出一种利用图像偏振信息的去雾方法。该方法首先利用偏振成像系统获取平行和垂直方向的两幅偏振图像,结合暗原色先验理论自动估计大气光强信息,估计传输率图并采用改进的导向滤波的方法优化传输率图,最终实现图像去雾。实验结果表明,该算法提高了图像的清晰度及对比度,有效改善了雾天条件下景物的视觉效果。     

首个省级大气成分监测系统建成

我国首个省级大气成分监测业务系统在辽宁省建成，经半个月的业务试运行后，通过了专家验收。随着城市化和工业化进程的加快．以沈阳为中心的辽宁中部城市群因人口集中、能源消耗量大，人类社会活动向大气排放的温室气体、反应性气体及大气气溶胶等污染物的剧增，迫切需要开展区域大气成分监测评价工作，及时把握大气成分的变化动态，为各级政府制定应对策略提供科学依据。在中国气象局大气成分监测与服务中心的指导下，省气象局完成了《辽宁大气成分监测评价业务系统（一期）工程建设方案》设计，并通过了专家论证。     

基于MATLAB的机载激光雷达扫描机制的研究

机载激光雷达扫描系统中常用的机械扫描机制,一般分为棱镜扫描方式、高速偏转镜扫描方式以及双振镜扫描方式。首先,基于不同方式的扫描机制,分别建立其数学模型。其次,分别应用Matlab对机载激光雷达扫描轨迹进行模拟仿真。最后,基于模拟仿真结果,总结了常用机械扫描机制的特点及其适用范围,为不同环境下的雷达扫描方式选择提供依据。     

LIDAR详细介绍及其应用举例综述

LIDAR是Light Detection And Ranging的英文缩写，称为激光雷达，是激光扫描与探测系统的简称。它大致可以分为机载LIDAR系统和地面LIDAR系统两大类。同时，按照使用用途和功能差异来划分，机载LIDAR系统又可以划分为用于获得地面三维信息数据的地形LIDAR系统和用于获得水下地形的海道测量LIDAR系统。该技术在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破，为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段。它具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产周期短、精度高等特点。本文详细介绍了LIDAR的相关概念、LIDAR数据处理的基本概念，探讨了LIDAR技术在测量中的应用。     

空中激光雷达管道检测系统

美国空军实验室（AFRL）近期完成了一项分四个阶段执行的研究项目，目标是循序渐进地开发一种空中激光雷达管道检测系统（ALPIS）。美国新墨西哥州的雷神公司改进并延伸了AFRL的空中天然气散发激光雷达（光波探测及定位）技术，开发出一种耐震动、结构紧凑、轻型的空中激光雷达管道检测系统。这是一种差分吸收激光雷达系统，可遥控探测、测量，以及绘制大气中甲烷、乙烷等碳氢化合物的浓度（甲烷和乙烷是天然气的主要成分）图谱。AFRL最初开发此系统用于监控美国空军基地环境清洁和废物收集站，以及探测地下柴油燃料贮箱的泄漏问题等。     

红外1—14μm波长间隔0.1μm上大气平均透过率：（Ⅰ）二氧化？…

红外探测系统的精确设计依赖于高精度的大气透过率。基于ＨＩＴＲＡＮ Ｄａｔａｂａｓｅ高分辨率光谱数据库,利用逐线积分法透过率计算程序计算了标准状态下海平面大气的透过率分布,得到了二氧化碳红外１－１４μｍ波长间隔０．１μｍ的平均透过率,编制了可供工程应用的二氧化碳平均透过率数据表。     

用于瑞利激光导引星的激光器能量要求与分析

对激光导引星技术的原理进行了阐述,根据测量到的532 nm波长大气后向散射特性参数,用激光雷达方程计算了瑞利激光导引星对532 nm波长激光器能量在各高度上的要求     

基于瑞利散射的大气偏振模式检测与模型重建

针对全天域大气偏振模式导航信息高精度获取需求,搭建了一种基于偏振分析仪、水平转台、高度调节台等模块的大气偏振模式检测系统,实现了全天域大气偏振模式扫描检测;利用Matlab软件对实测数据进行了数据处理分析,结合瑞利散射模型实现了大气偏振二维、三维模式重建.实验结果表明,偏振角测量误差小于0.5°的实测偏振信息为92%,偏振度测量误差小于0.5的实测偏振信息为87%,与理论瑞利散射模型基本一致,实测大气偏振模式信息准确可靠,可为后续开展偏振光导航应用与算法研究奠定基础.     

红外1～14μm波长间隔0.1μm上大气平均透过率 (Ⅰ)二氧化碳的透过率

红外探测系统的精确设计依赖于高精度的大气透过率。基于ＨＩＴＲＡＮＤａｔａｂａｓｅ高分辨率光谱数据库,利用逐线积分法透过率计算程序计算了标准状态下海平面上大气的透过率分布,得到了二氧化碳红外１～１４μｍ波长间隔０．１μｍ上的平均透过率,编制了可供工程应用的二氧化碳平均透过率数据表．     

GPS精密定位数据分析和大气建模回顾与展望

归纳了用于GPS数据分析的大气建模方法。由于大气分布不均和不断的变化，尤其是大气中的水汽影响，使建立无线电信号路径延迟的精确模型在GPS高精度定位中非常必要。目前的路径延迟模型是参数估计及外部修正法。建议应用数值天气预报及其分析模型，以及空间探测仪器取代映射函数直接完成静水力学路径延迟修正。Raman激光雷达可用在各种天气条件下，作更精确的湿路径延迟的外部修正，其校准可用混合GPS数据分析法解决。     

FTIR检测大气气溶胶中的可溶性离子

将FTIR光谱学方法用于检测大气气溶胶成分,并用此方法分析了大气气溶胶中主要的可溶性离子(SO42-,NO3-,NH4+),给出了它们相应的吸收谱带,验证了这种方法是一种快速、便捷、可靠的气溶胶成分分析方法。     

水汽紫外拉曼激光雷达分光系统研究

介绍了一种可用于工作波长在紫外波段的水汽拉曼激光雷达的分光系统,即利用石英三棱镜组合结构实现对激光雷达多波长回波信号的分光。对于266 nm发射波长,由于激光雷达接收的氧气(O2)、氮气(N2)、水汽(H2O)拉曼波长相隔较近,普通的滤光片难以满足要求,利用该分光系统,对其参数尤其是对棱镜间夹角和光束入射角的优化,可将大气中O2、N2、H2O的拉曼散射信号完全分开,使光电检测系统可在三个独立的通道分别接收O2、N2、H2O拉曼信号,从而反演大气中水汽及臭氧含量垂直分布廓线。应用计算机对分光系统进行了模拟计算,以实现分光系统参数的最佳匹配;在入射角约为36°,棱镜间夹角约为106°时,该分光系统可完全分开O2、N2、H2O拉曼信号。最后,用激光激发拉曼管内高压气体产生受激拉曼散射以模拟回波信号波长的实验方法对计算结果进行了验证和标定,结果表明,该分光系统应用于紫外水汽拉曼激光雷达系统具有可靠性和可行性。     

大气紫外临边辐射及偏折效应影响研究

首先基于输运理论建立了UV波段大气的临边辐射模型,提出了球面大气累加的解算方法。然后根据Snell折射定律及球面三角公式,给出了大气偏折时临边几何程的计算方法。最后计算了典型大气模式、典型切向高度时大气的临边透过率与临边辐射亮度,分析了大气偏折效应带来的影响。计算结果可为星载光学探测系统的仿真应用提供相关的理论基础,也可为全球环境变化、气候预测等研究提供重要参数。