三线阵云立体探测技术

根据三线阵立体测绘原理,给出了探测云顶高的三线阵卫星影像模拟方法.提出了改进的SIFT匹配算法,并利用该算法结合前方交会法,获得云顶高度信息.通过实验验证了三线阵卫星影像模拟的正确性,探索了一种获取夜间低照度条件下云顶高参数的新途径.最后,针对测高误差来源,详细分析了三线阵立体探测云顶高的测高误差,并针对云移动给出了一种误差纠正方法.     

极化干涉SAR面向城区不同处理模式的误差影响分析

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城区等复杂场景下的应用受到了越来越多的关注。面向城区的极化干涉SAR处理主要包括基于极化最优相干的干涉测高、基于极化分解的干涉测高、联立极化干涉观测方程直接求解不同散射机制高度这3种模式。现有研究对各类误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响分析尚很欠缺。该文在构建极化干涉SAR误差模型的基础上,提出了联立极化观测方程下散射机制的求解方法,推导了极化失真和干涉误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响模型,并通过仿真验证了模型的正确性,同时给出了3种处理模式补偿误差后的高度反演结果,补偿误差后通过极化最优相干得到建筑区域高度的均方根误差(RMSE)为2.77 m。在此基础上,通过仿真给出了极化干涉SAR不同处理模型下的误差影响曲线,比较了不同处理模型受误差影响的程度,并给出了合理解释,研究结果为极化干涉SAR系统设计、处理方法选择及数据应用提供了参考。     

星载光子计数激光测高植被冠层高度误差分析

通过建立植被的单光子探测模型,分析和计算了星载光子计数激光测高植被探测中,因单光子探测原理引起的植被冠层高度误差.实验表明,北方针叶林的星载光子计数测高中单次激光脉冲首次探测到的信号光子的平均高程低于LIDAR数据提供的DSM约2.435 m.仿真结果表明,提高发射脉冲能量,减小激光脉冲发散角有助于减小误差,而拥有更高...     

基于波瓣分裂的米波雷达低仰角测高方法及其应用

针对米波雷达的波束较宽、由于地面反射引起波瓣分裂,通常只能估高而不能测高这一难题,提出一种基于分裂波瓣的米波雷达低仰角测高方法——比相比幅法.该方法采用多个不同高度的测高天线,由于不同高度天线的分裂波瓣有一定的相位关系,利用该相位关系确定目标所在仰角区间;利用不同天线接收信号幅度进行比幅处理提取归一化误差信号;再查表得到目标的高度.分析地面起伏对测高精度的影响;推导不同阵地情况下的比幅误差曲线.将该方法应用于某型雷达,在我国首次成功地进行了米波雷达测高.试验结果表明该方法是行之有效的.     

基于激光雷达对WRF模式模拟边界层高度的评估

2015年12月份重污染频发的北京市先后启动两次大气重污染红色预警。本研究根据中科院大气物理研究所铁塔分部激光雷达的立体探测数据,采用梯度法反演北京市区大气边界层高度,并对中尺度数值模式WRF的模拟结果进行评估。结果表明,虽然两种方法的结果具有较好的一致性,但是极值并没有很好地吻合。激光雷达反演边界层高度日变化与WRF模拟结果的相关性达到0.76,均方根误差为163m,平均偏差为-61m。同时发现在清洁天气下,WRF模拟的准确性要高于污染天气下的模拟结果。此外地面观测的PM2.5质量浓度与激光雷达反演的大气边界层高度相关性达到-0.85。     

双基地雷达测高精度研究

本文研究利用双基地雷达系统的两维观测信息计算目标高度的原理及影响计算精度的因素，讨论了各种测高算式的误差及其实用区域的划分，提出了地球曲率影响的一种修正方法，给出了处理测高问题的步骤。     

对地观测星载激光测高系统高程误差分析

星载激光测高系统通过接收卫星平台激光器发出的激光脉冲经地表反射的微弱回波,计算卫星与地表的距离;结合卫星轨道和姿态数据,生成激光脚点精确地理位置和高程结果.其高程误差主要受器件、环境和目标参数影响,目前还没有完整描述对地观测星载激光测高系统平面和高程误差的数学模型.简化并完善了针对固体地表的激光测距误差模型,建立了完整的激光脚点平面和高程误差模型.利用高程精度和空间分辨率更高的机载Lidar数据评估了星载激光测高系统GLAS实测数据的高程偏差,评估结果符合所建误差模型.在较平坦的冰盖表面,GLAS系统高程精度可以达到设计值约15 cm.研究内容对测高系统高程误差评估和系统参数设计具有参考意义.     

毫米波雷达和激光雷达探测云边界的对比分析

为了探测云边界,采用毫米波雷达(MMCR)和微脉冲激光雷达(MPL)联合观测的方法,观测了层积云、高层云、高积云和卷积云个例,并对比分析了两部雷达探测到的云边界的差异。结果表明,通常MPL探测的云底高度高于MMCR;其中在高层云个例中,二者相差最大,其它个例中,差别较小;云粒子对毫米波电磁波和激光光束的散射机制的不同以及两个设备判定云边界方法的不同是差异产生的主要原因。对于云顶的小粒子和云内的小冰晶,MPL的探测能力强于MMCR;但对于发展深、厚的云层,MPL会因衰减的影响探测不到真实的云顶,而MMCR可以探测到完整的云层。     

航空飞行器天文自主导航定位技术

针对传统惯性/天文多星组合导航的不足和导航星选取不确定性,设计了一种基于捷联惯性/天文单星深度组合的长航时自主导航系统,通过对惯性导航和二维转台单星观测的误差特性进行建模,综合两者的优点,实现了单星观测角度和惯导解算数据的高精度融合;在高度通道方向,引入气压高度计对高度误差进行阻尼,通过卡尔曼滤波器对惯导误差进行最优估计,运用可观测性理论对系统进行分析,得到了最优导航星选取准则,有效地解决了在部分观测角度下算法性能下降的问题。仿真结果表明:该算法长时间导航定位精度优于传统算法,最优导航星选取准则有效地提高了算法的鲁棒性,具有较高的理论研究意义和工程应用价值。     

一种新的单星对星无源定轨方法

在单星对星无源定轨跟踪中,仅测角方法的滤波收敛时间较长且精度不高.在角度观测之外增加角度变化率观测,然后根据卫星运动的动力学和几何学条件,推导准确的状态预测方程及其对应的状态转移矩阵,给出了相应的计算方法.结合EKF滤波算法,提出一种新的基于角度和角度变化率信息的单星对星无源定轨跟踪方法.与仅测角定位法相比,该方法定位性能有很大程度改善,具有更高的估计精度和更快的收敛速度,且两者计算耗时相当.     

Satellite-Observed Location of Stratocumulus Cloud-Top Heights in the Presence of Strong Inversions

Infrared channels on the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) are used to infer cloud-top pressure (CTP), temperature, and effective cloud amount or emissivity. For low clouds, those with tops at pressures greater than 700 hPa, the infrared window 11-mum channel brightness temperature is used to determine the CTP and the corresponding cloud-top temperature by comparison with the temperature profile obtained from the NCEP Global Data Assimilation System meteorological analysis. In the presence of strong inversions which are common for marine stratus and stratocumulus, this leads to the identification of an erroneously high cloud-top height (CTH). This discrepancy is illustrated by comparing MODIS CTHs with those inferred from the geometric method used by the Multiangle Imaging SpectroRadiometer on the same satellite platform, and field observations. The error in CTH is typically about 2 km and depends on the shape of the actual temperature profile. It is shown that column water vapor above cloud retrieved from the MODIS solar infrared channels in the vicinity of the 0.94-mum water vapor absorption band can be used to flag the error and that the location of the true CTH could possibly be obtained using lapse rate formulations for cloud-topped boundary layers.     

偏振调能技术对SLR数据偏差的改善研究

改善激光观测数据偏差对推动毫米级精度卫星激光测距（Satellite Laser Ranging,SLR）技术在全球大地测量观测系统中应用具有重要作用。系统时延标定误差是激光观测数据偏差产生的主要原因,其中地面靶目标测量与卫星测量时的系统差异,以及单光子探测中激光回波强度所引起的光子探测时间游动误差是主要因素。以上海天文台SLR系统为平台,对上述两种测量模式下系统时延及激光回波强度差异进行了分析和修正。利用激光偏振特性,应用半波片-偏振片组合调能技术,实现两种测量模式下光路的零差异切换以及回波强度的实时控制,有效减少光路不同和探测器时间游动效应,激光数据偏差改善了10~20 mm,达到了国际SLR数据质量标准要求。激光偏振技术也可用于高重复率激光测距的激光后向散射规避,提高激光回波数,具有很好的应用推广价值。     

基于深度信息的立体视频错误隐藏方法

针对双视加深度结构的立体视频的网络传输,该文提出了解码端的错误检测和错误隐藏技术。结合深度信息对发生错误宏块的编码模式进行估计,在错误宏块周围相邻宏块的编码模式不一致时,选择邻近宏块中深度与待重建的错误宏块深度最为接近的宏块的编码模式作为其编码模式。然后,根据编码模式选择用视点内或视点间的相关性信息重建错误宏块。实验结果表明采用该方法重建的图像客观质量峰值信噪比(PSNR)较传统的边界匹配错误隐藏方法提高了0.8-6.0 dB,并且主观质量也有提升。     

Cloud Properties Derived From GOME/ERS-2 Backscatter Data for Trace Gas Retrieval

We focus on the retrieval of cloud properties appropriate for trace gas retrieval from sun-normalized ultraviolet/visible backscatter spectra obtained from the Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) onboard the European Space Agency's European Remote Sensing 2 Satellite (ERS-2). Retrieved quantities are the fractional cloud coverage of the GOME footprint, the cloud-top albedo, and the cloud-top height. A data fusion technique is applied to calculate the fractional cloud cover of GOME footprints from GOME's polarization measurement devices. Furthermore, cloud-top albedo and cloud-top height are retrieved simultaneously from GOME measurements around the oxygen A-band by a neural network approach. We compare our results with corresponding results from the Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) radiometer onboard the first European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT) METEOSAT Second Generation 1 geostationary spacecraft. Our analysis revealed that GOME-derived basic cloud properties are of remarkably high quality. GOME slightly underestimates the cloud coverage of footprints, which was expected since GOME is mainly sensitive to optically thick water clouds. GOME measurements are limited to the ultraviolet and visible part of the solar spectrum, which hampers the detection of optically thin clouds. For both the cloud-top height and the cloud-top albedo, we found a small bias relative to SEVIRI results. The overall uncertainty of retrieved total ozone columns with respect to cloud parameters is about 1%-2%. Our approach is applied to the operational processing of GOME/ERS-2 and will be applied to GOME-2/METOP (launched in 2006) in the framework of EUMETSAT's Satellite Application Facility on Ozone and Atmospheric Chemistry Monitoring (O3M-SAF).     

Spectral characteristics of semiconductor laser diodes coupled to optical fibres

The spectral properties of the light emerging from a single mode fibre coupled to a single mode diode laser has been measured as a function of the fibre length. Reflections from the rear face of the fibre are shown to produce line broadening and satellite modes. For fibres in excess of ~150 m, back-scattering along the fibre core appears to be sufficient to generate satellite modes.     

EQUIVALENT BASELINE AND INTERFEROMETRIC PHASE OF CLUSTER SATELLITE SAR

The change of the equivalent baseline and interferometric phase of cluster SAR satellites is analyzed when the constellation circles around the Earth and the satellites rotate around the center at the same time. The letter provides assessment of baseline error and phase error which influence the precision of height measurement in the across-track interferometric mode. The mathematical model of cluster satellite movement is built, simulation analyses and the curve of height error are presented. The simulation results show that height measurement error can be compensated by the formulae derived in this letter, therefore, the Digital Elevation Models (DEM‘s) are recovered accurately.     

面向立体视频传输的右视点图像错误隐藏

利用立体视频序列视点间相关性及单视点内相关性,提出了一种面向立体视频传输的错误隐藏算法.从基于H.264/AVC立体视频编码结构出发,推断出受损块的参考模式;然后基于出错块的内容特征,根据块视差活力度(TDA)或块运动活力度(TMA)的大小,内容自适应地选择恰当的视点间及时域错误隐藏方法对受损块进行错误掩盖.实验结果表...     

多角度SAR 动目标检测技术及其高分三号实验验证研究

多角度SAR作为一种新的SAR模式,它具备对场景的长时间观测以及大合成孔径角两个优势。已有研究表明,这两点区别于传统SAR模式的优势,使得单通道系统也可以具备较强的动目标检测能力,即,无需增加雷达系统的复杂度,就可以实现在轨星载SAR系统动目标检测能力的拓展和提升。这也使得多角度SAR动目标研究成为新的研究热点。在研讨近年来多角度SAR-GMTI研究基础及发展现状的基础上,该文重点介绍了研究团队围绕高分3号开展的原理性验证实验研究,包括凝视聚束模式动目标检测方法研究、双通道动目实验模式、双通道凝视聚束GMTI模式研究等。通过上述研究,以期为在轨及规划星载SAR单通道GMTI工程实现、未来星载多角度SAR时序动态观测新型工作模式设计等奠定可行性研究基础。