FY-3A紫外臭氧垂直探测仪程控设计与实现

描述了FY-3A气象卫星紫外臭氧垂直探测仪的组成和4种主要工作模式,即大气测量模式、太阳连续测量模式、太阳分立测量模式及标准灯测量模式。在此基础上对在轨运行的任务进行了分析说明。针对仪器运行参数多、测量模式转换复杂等特点,提出了合理的在轨运行控制方案,介绍了其程控设计要点与实现。给出了FY-3A星紫外臭氧垂直探测仪在轨测量的太阳模式和大气模式紫外辐射遥感数据,其太阳分立模式波长重复性为±0.03nm,自动增益转换功能使系统的动态范围达到106量级。实验结果表明,FY-3A星紫外臭氧垂直探测仪在轨工作正常,测量模式转换和执行准确,其运控方案完备,数据获取有效,仪器在轨工作处于最佳性能状态。     

地外太阳紫外光谱测量

介绍了我国自主研制的用于地外太阳紫外光谱测量的FY-3紫外臭氧垂直探测仪,利用该仪器成功获得了地外太阳紫外光谱数据。该紫外臭氧垂直探测仪是一台结构紧凑,工作波段为160～400nm的紫外-真空紫外光谱辐射仪。报导了该探测仪的组成和工作原理,描述了它的3种工作模式,即大气模式、太阳模式和标准灯模式。介绍了太阳模式下该探测仪的光谱辐照度定标,受光源性能所限,光谱辐照度定标分160～300nm和250～400nm两个波段进行。最后,给出了利用紫外臭氧垂直探测仪获得的太阳紫外光谱和数据处理结果。结果表明,利用该探测仪在轨获得的160～400nm太阳连续光谱和250～340nm间12个特征波长的太阳分立光谱与美国SBUV/2获得的测量数据的一致性在±5%以内。     

FY-3C卫星紫外臭氧总量探测仪的在轨替代定标

风云三号气象卫星C星(FY-3C)搭载的紫外臭氧总量探测仪因太阳辐照度观测值异常而无法进行常规在轨星上定标,导致臭氧总量产品无法正常生成。在研究了风云三号气象卫星B星(FY-3B)TOU辐照度观测数据的特点以及仪器衰减规律后,结合FY-3C/TOU辐照度和辐亮度实测数据,探索了基于晴空海洋像元观测值计算仪器的衰减系数法。本文选取受陆地气溶胶影响较小的热带太平洋海区,用矢量辐射传输模式模拟云量较小的像元对应的晴空辐亮度,比较观测值与模拟计算值,通过统计筛选晴空像元,估算FY-3C/TOU探测器随时间的衰减系数。在确定仪器衰减系数后对FY-3C/TOU历史数据进行处理,反演获得了全球臭氧总量并与WMO/WOUDC地基观测数据进行对比。结果表明,基于晴空辐亮度估算的仪器衰减系数进行的臭氧总量反演的均方根误差在5%以内。在星载紫外探测器星上辐射定标失败的时候,可以利用晴空海洋像元确定仪器的定标系数。     

FY-3C/臭氧总量探测仪太阳辐照度偏差的修正

为了解决风云-3C/臭氧总量探测仪(FY-3C/TOU)太阳辐照度数据异常的问题,给出了一种求解TOU漫反射板坐标系安装偏差的算法,并利用调整后的安装参数对TOU太阳辐照度进行了修订。系统研究了该算法的基本原理及数值分析结果。该算法假设TOU在轨实际漫反射板坐标系与理想漫反射板坐标系之间的偏差可用未知转换矩阵刻画,根据太阳辐照度真值与TOU修订辐照度数据之间的关系建立了关于未知变量的方程。然后,基于最优目标问题求解出了转换矩阵的各未知参数;最后,将修订后的漫反射板坐标系参数代入TOU定位及定标处理流程,实现对FY-3C/TOU太阳辐照度偏差的订正,达到利用辐照度追踪仪器衰减系数的目的。数值分析结果表明偏差修订效果显著,TOU太阳辐照度的最大相对误差从35%降低为2%,相对误差波动范围从27.2%缩小为3.2%。     

紫外臭氧垂直探测仪波长精度分析与波长定标新方法的研究

对紫外臭氧垂直探测仪波长扫描机构中的凸轮廓线、摆杆长度和齿轮组传动等误差,及受温度因素对波长精度影响进行分析,得出理论波长精度为±0.035nm。地面采用C-T型1.5m单色仪和标准氘灯相结合的新方法,对大气臭氧吸收12条波长及160～400nm光谱进行波长定标,分析定标的不确定度为±0.026nm。通过在轨波长测试的结果表明:仪器的波长精度为±0.023nm,与理论分析值相符,验证了波长精度的理论分析、定标方法和不确定度计算的正确性。     

青藏高原卫星紫外后向散射辐射的正演仿真

为了定量评估像元下垫面反射率等要素对青藏高原卫星臭氧遥感数据精度的影响,设计了青藏高原卫星太阳紫外后向散射辐射的正演仿真计算.首先提取NOAA卫星SBUV/2青藏高原像元下垫面的观测数据,结合提取的臭氧垂直廓线数据,设计青藏高原正演仿真计算的输入参数,最后输入风云三号卫星紫外臭氧垂直探测仪正演仿真计算系统开展正演仿真计...     

风云三号A星紫外臭氧垂直探测仪反演产品的比较和评估

为了考察和评估我国首次自主研制并由新一代极地轨道气象卫星风云三号携带的紫外臭氧垂直探测仪SBUS的观测数据和反演产品的精度和稳定性,利用SBUS在轨观测数据开展了臭氧垂直氧廓线反演试验,并将反演产品与NO-AA卫星同类仪器SBUV/2产品数据进行了系统比较。首先使用自主研发的风云三号紫外臭氧垂直廓线反演算法FY_V1.0开展臭氧廓线反演试验,输入数据为SBUS2008年7月17日～8月30日在轨观测数据。然后,采用3种方法,即匹配像元数据直接比较,赤道地区平均反演廓线比较以及反演廓线与先验廓线残差比较,将反演结果与SBUV/2产品进行了比较。最后,基于各种比较结果进行分析和评估。结果显示,与NOAA-16和17卫星SBUV/2反演产品相比,SBUS反演产品多数高度层相对偏差百分率在±10%之间,部分层相对偏差达到±15%;在20°N～20°S比较平均反演臭氧垂直廓线,最大差异为5.4DU,最小差异为0,多数在±0.3DU之间;比较反演廓线与先验廓线的残差表明,较大残差发生的高度以及残差正负性等方面存在明显差异。结论认为,在未对数据做任何订正的条件下,SBUS反演臭氧垂直廓线产品在多数高度层精度尚可,但是,与SBUV/2产品相比,SBUS获取的臭氧垂直廓线存在较大的系统性偏差,需要通过与SBUV/2的交叉定标进行订正。     

FY-3/中分辨率光谱成像仪星上黑体的在轨太阳污染模拟与抑制

对风云三号(FY-3)中分辨率光谱成像仪(MERSI)的黑体进行了在轨太阳污染模拟,以掌握在轨太阳污染对面源黑体的影响,同时研究了抑制太阳污染的措施。模拟了FY-3卫星轨道及全轨道周期内太阳光的入射角,使用Tracepro软件建立了太阳污染模拟的模型,利用太阳光入射与MERSI的相对位置对太阳污染进行仿真,分析了污染随光谱成像仪扫描镜旋转和卫星飞行位置的变化。最后,根据分析结果设计了太阳污染抑制措施,并对抑制效果进行了仿真验证。结果表明:在扫描镜附近区域设置遮光板,有效地抑制了太阳光的污染,使辐射量级小于0.1 W,整个太阳污染功率下降了97%以上,对黑体有良好的保护效果。另外,提出的方法提高了面源黑体温度的均匀性和稳定性,保证了红外通道星上定标精度。     

2008年FY-3A扫描辐射计可见近红外通道在轨场地定标

FY-3A扫描辐射计发射后的首次在轨场地定标试验于2008年9月在甘肃敦煌中国遥感卫星辐射校正场展开。通过使用ASD FR光谱仪测量场地地表反射比,使用CE318太阳光度计测量气溶胶光学厚度,使用敦煌国家气候观象台加放的探空观测计算水汽总量,获取了3天的有效试验数据。定标采用反射比基法并配合新的地表反射比修正算法开展：过境时刻地表反射比由陆表各向异性二向反射比模型算法计算得到,并使用实测的地表反射比数据进行修正;表观反射比通过6S模型计算并进行太阳天顶角余弦修正和日地距离修正。在非水汽吸收通道,计算得到的多天定标斜率稳定(相对标准差在2.6%以内),使用定标结果计算23种观测目标的表观反射比,与TERRA/MODIS相应通道结果一致。     

基于航天单色仪的在轨辐射定标应用与发展

叙述了广泛应用的光栅单色仪的色散原理,介绍了其常用的几种反射式水平成像系统的光学结构型式,描述了其波长定标和能量定标方法。对搭载航天单色仪的几个现有遥感仪器,如中分辨率成像光谱仪(MODIS)、太阳光谱分光计(SOLSPEC)、太阳后向散射紫外辐射计(SBUV)、紫外臭氧垂直探测仪-太阳后向散射紫外探测仪(UOVPP-SBUS)以及欧洲航天局(ESA)的TRUTHS项目等在辐射测量、光谱定标和绝对定标方面的应用现状进行了说明。最后讨论了未来航天单色仪可能的发展趋势及应用前景,指出采用太阳光源、航天单色仪和低温绝对辐射计相结合的绝对定标系统将是今后最具潜力的发展方向之一。     

桥式起重机金属结构的应力谱试验及数据处理

对桥式起重机金属结构进行应力谱试验,开发了基于全封闭计数模型四峰谷计数原则的雨流计数法程序。然后进行预数据处理、数据处理获得应力谱,并以一台75/30 t的桥式起重机为例,进行现场测试记录,用上述方法获得5 d的实际工作循环应力-时间历程。     

氙灯和发光二极管作光源的积分球太阳光谱模拟器

设计了一种由氙灯和发光二极管(LEDs)作光源的积分球太阳光谱模拟器来提高太阳光谱的光谱匹配精度.引进模拟退火算法研究光谱匹配技术,设计了氙灯模块及LEDs模块的结构和控制系统.LEDs采用环带摆放和恒流驱动方式,并通过多机通信系统控制.氙灯模块上安装截止滤光片和程控衰减器,滤光片用来滤去氙灯红外波段的尖峰,衰减器则用来调整氙灯入射到积分球的辐射通量.仿真实验表明:Epitex公司的53种单色LEDs和氙灯完全可以模拟380～1000 nm波段的AM 1.5标准太阳光谱,光谱的平均相对误差为5.67％.分析讨论了该太阳光谱模拟器的光谱失配误差、出光面的辐照非均匀度和辐照不稳定度,三者均可以控制在±3％以内.     

CMOS图像实时增强预处理研究及实现

针对CMOS图像传感器固有的不足，本文提出了一种图像增强预处理的算法及实现方法，首先介绍了预处理总体框架，结合实时性、可移植性以及硬件性能的要求，着重讨论图像增强预处理主要功能模块的算法实现，包括伽马校正、色彩插值、色彩校正、色彩空间变化、图像增强、增益控制、对比度调整以及自动曝光等。实验结果表明：该方法有效地改善了图像传感器图像的质量。     

FY-3A太阳辐射监测仪的程控设计与实现

介绍了载于FY-3A气象卫星用来监测太阳辐照度变化的太阳辐射监测仪(SIM)的工作原理,描述了该监测仪的系统组成和工作模式。SIM由3台相同的太阳辐照绝对辐射计(SIAR)按一定角度排列构成测量三通道,3个通道可单独或同时进行测量,对获得的数据进行对比、查验和校正。分别介绍了太阳辐射监测仪的3种工作模式,即通道自测模式、太阳辐射测量模式和冷空间测量模式,在此基础上对其执行的在轨运行任务进行了分析说明。讨论了程控设计要点与实现,给出了SIM采用各测量模式获得的遥感数据。FY-3A太阳辐射监测仪从2008年6月开始执行在轨测量,得到的实验结果表明,设计的测量模式合理,运控参数有效,全部软件功能均已实现,测量得到的太阳辐照度与同国际同期卫星SORCE/TIM的测量数据在0.2%以内相符。     

基于ARM9和nRF9E5的智能游客管理系统

针对当前旅游行业游客管理过分依赖导游的人工操作这一现象,为了提高游客的管理效率和提升旅游的品质,提出了一种基于射频识别（RFID）和ARM技术的智能游客管理系统（IVMS）的设计和实现方案。阐述了该方案的系统框架和工作原理,详细介绍了该游客管理系统的硬件设计结构和软件设计方法,并给出了系统工作的软件流程图,重点对射频模块收发流程进行了分析。测试结果表明,该智能游客管理系统具有更新游客信息、自动点名、掉队告警等功能。     

机电产品管路自动敷设的粒子群算法

基于粒子群优化算法提出一种机电产品三维管路自动敷设算法,该算法以预处理和优化搜索为基本框架。在预处理阶段,利用混沌技术,建立混沌栅格预处理模型。三维管路敷设空间经过混沌栅格预处理模型处理,可有效地降低管路自动敷设算法的求解复杂度。在优化搜索阶段,通过分析粒子群算法和人口迁移的特点,提出改进粒子群算法。改进粒子群算法针对粒子群算法收敛速度慢、容易陷入局部极小的缺点,提出子空间局部搜索、解空间全局搜索和补空间开拓搜索。基于混沌栅格预处理模型和改进粒子群算法,给出高效的管路自动敷设算法流程图。对比试验和改进粒子群算法的理论分析,表明该优化搜索算法具有较好的性能,并证明改进粒子群算法的收敛性。实例验证表明该算法的有效性和实用性。     

智能齿轮双啮测量仪软件设计

为智能齿轮双啮测量仪设计了相应的测量软件,介绍了双啮仪的测量原理和测量项目,展示了软件总体设计思路和各子系统的功能和特点,包括主界面和参数设置界面的特点、自检界面的功能、偏心修正系统的应用和数据分析系统的组成等。为便于代码的管理和维护,设计了图形交互控件;为实现软件的模块化,依照设计模式,设计了文件读写模块、报表输出模块和运动控制模块。文件读写模块为二进制格式,报表输出模块提供测量结果的报表和数据分析模块的报表,运动控制模块集成了测量和自检系统所需的所有运动控制函数,最终形成了完整、可靠、友好的智能齿轮双啮测量软件。