大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展

高光谱分辨率激光雷达由于可实现对大气参数的精确反演,在大气遥感领域具有较好的发展前景。介绍了高光谱分辨率激光雷达探测气溶胶、大气温度以及风速的基本原理以及目前国内外的研究进展,并重点介绍了高光谱分辨率激光雷达系统中的鉴频技术、激光技术、锁频技术以及数据处理技术等几项关键技术。     

基于CUDA的快速全景环带图像展开

全景环形镜头将以透镜为中心的360.视场内的景物投影到环形区域内,具有大视场和无穷远的景深.由于全景环形镜头所拍摄到的图像具有较大的失真,为了方便人眼观看,需要利用坐标变换,将全景环形镜头获得的环带图像展开为条幅状图像.图像变换过程需要大量处理的数据,尤其对于高分辨率图像而言,采用传统的基于中央处理器( CPU)的坐标转换算法耗时较长,图像停顿和滞后严重,无法实现实时显示.为解决此问题,文中提出采用最新出现的基于通用图形处理器( GPGPU)的并行处理技术实现图形的展开,大规模并行计算的使用缩短了图形展开的时间,从而实现了大视场、高分辨率、实时监控显示.     

高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法

基于最小二乘拟合的传统干涉子孔径拼接方法实现了小口径干涉仪对大口径光学元件的检测,然而在子孔径测试过程中,由于干涉仪上的参考面存在面形误差,将使获得的各子孔径的面形数据偏离真实值,所以在进行高精度面形测量时,获得参考面的面形误差并将其补偿掉是非常必要的。因此,提出了一种在拼接过程中用Zernike项对子孔径间重叠区域数据进行拟合的方法来求得参考面面形。首先在传统的目标函数上加入一系列Zernike项表征待求参考面,然后按照最小二乘法对函数进行求解得到各项系数,从而得到拟合的参考面。对平面和球面分别进行了子孔径拼接实验,拟合得到的参考面面形与QED拼接干涉仪计算得到的参考面面形的PV值偏差小于5nm,RMS值偏差小于0.2nm,拼接后的重叠区域不匹配误差值小于10nm。实验结果表明,在子孔径拼接过程中可以补偿参考面误差而得到更真实的拼接面形。     

基于模式识别的激光雷达遥感灰霾组分识别模型

提出了一种基于贝叶斯模式识别的激光雷达大气遥感灰霾组分识别的方法。介绍了灰霾组分模式识别模型的建立过程,并利用具体的贝叶斯判别函数作为灰霾粒子光学特征向量的选择依据对灰霾粒子进行识别分类。采用计算机仿真实现了该灰霾组分模式识别模型,并通过两种自验证方法检验了模型的正确性和稳定性。讨论了该模型对现有大气遥感激光雷达的适用性,凸显了偏振高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的优势。     

球面绝对检测方法的误差影响分析及实验研究

球面绝对检测方法可以去除参考面面形误差的影响,从而提高了被检面的检测精度。在此高精度的检测中,被检面机构调整误差和环境扰动误差是影响检测结果的两个主要因素。将机构调整误差理解成一种特殊的面形误差,通过这一思路分析了该误差对最终检测结果的影响。为了提高检测精度,根据高阶离焦模型去除了调整误差中的离焦误差,并且设计了一种简易有效的旋转角度控制机构用来控制旋转错位误差。将环境扰动误差看作是随机误差,分析了该误差对三步检测每一步的影响,并采用多次测量取平均的办法减小其影响。基于Zygo干涉仪,使用六自由度高精度调整机构对精度优于λ/40的被检球面进行了绝对检测。绝对检测三步法测得的被检面面形误差的评价值小于单步法的测得结果对应的评价值,各评价值置信概率为0.99的置信区间长度很小,说明采用文中的装置和数据处理方法能实现绝对检测的高重复性和有效性。     

基于光栅侧面耦合的宽光带集光技术

利用光栅侧面耦合技术多为单波长或窄带光耦合,用于光纤激光器泵浦、光波导集成等领域,而用于可见光宽带耦合的研究很少。通过在波导上集成亚波长衍射光栅结构,可以引导太阳光在波导的侧面进行出光汇集,作为一种新型的太阳能集光器结构。利用时域有限差分算法软件(FDTD)对光栅结构进行仿真,以获得最大衍射效率的光栅结构参数,并对不同入射角度下的衍射耦合效率进行了分析。结果显示,在宽波段的光谱范围内,以上光栅结构均达到较好的衍射效率,其中闪耀光栅衍射效率最大,其衍射效率可达48.8%。这种利用亚波长衍射光栅结构的小型集光器有望应用在有关太阳能能量的收集应用中,例如照明、太阳能电池等。