非轴对称层流自由火焰温度场的辐射反演

将CT技术中的ART(代数重建)算法应用于火焰的反演,提出了一种基于发射-透射辐射测量的反演非对称层流自由火焰温度场的新方法。模拟算例表明:即使存在辐射量的测量误差,用ART算法反演非轴对称火焰的温度场亦可得到较为精确的结果。

求解黑体辐射反演问题的改进CD共轭梯度法

为了求解黑体辐射反演问题,提出了一种基于经典的共轭梯度法的改进CD共轭梯度算法。通过正则化方法,将不适定的Fredholm方程问题转换为一个良态的目标函数的最小化求解问题。在Wolfe线搜索条件下,证明了该算法的收敛性。数值实验表明,该算法是有效的。

基于辐射亮度反演的TDI CCD相机的响应非均匀性校正

分析了TDI CCD的各种噪声,重点研究了响应非均匀性和固定图形噪声对成像质量的影响,通过辐射亮度反演的方法对响应非均匀性进行了校正。实验结果表明,该校正方法能够有效去除响应非均匀性造成的条纹,得到清晰的图像。

海上核动力平台核应急辐射场快速反演

提出了一种海上核应急三维辐射场快速反演方法。利用反距离权重方法,基于测量船上预安装的探测器定时回传的辐射监测值,不断迭代优化反演三维空间辐射场,实现真实场景情况下的光子剂量场与核素活度场耦合。结果表明,该方法能快速反演三维辐射场,满足核应急救援时间紧迫的需要,为核动力舰船等核设施应急提供有力的剂量评估与辐射场反演工具。

黑体辐射数值反演的快速稳定算法

讨论采用Tikhonov正则化方法进行黑体辐射数值反演的相关技术问题 ,特别是将双参数模型提供的相当好的正则参数初值与求解Morozov偏差方程的一个三阶收敛格式相结合 ,给出了一个新的、具有高效稳定等特点的混合数值反演算法 ,并进行了数值试验 .这一算法在原则上也适合其它许多物理参数识别问题 (如Fermi体系的反演、各种类型的Abel方程的数值反演等 ) .

一种面目标红外辐射特性测量方法

随着红外技术的快速发展,红外辐射特性测量在红外精确制导、目标探测与识别、武器性能评估、隐身反隐身、突防与反突防和预警侦察等方面应用越来越广泛。由于面目标测量结果中包含目标更多的辐射特性信息,因此研究面目标测量方法意义重大。论文提出了一种面目标辐射特性的测量方法,为验证该方法的有效性,通过测量830m处黑体辐射亮度进行实验。实验结果表明,在积分时间为2ms和3ms时,最大测量误差分别为11.38%和8.08%,均方根误差分别为6.64%和4.66%,测量精度较高,论文提出的方法简单、实用、有效。

应用内外定标修正实现红外测量系统辐射定标

由于现有的大口径短波红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管,不仅机动性差且成本较高,故提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法将一个中、高温腔型黑体置于红外系统内部,通过切换反射镜,将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统,并对部分光路进行中、高温段的内定标。然后,使用大面源黑体对全系统进行中温段的外定标;提取并处理公共温度范围的内、外定标数据以获取内、外定标之间的修正系数。最后,对中、高温段的内定标数据进行修正从而获取全系统的辐射定标数据。使用该方法对某Φ400mm口径的红外测量系统进行了辐射定标,并根据定标结果反演了黑体的辐射亮度和温度。结果显示:辐射亮度反演的最大误差为1.67%,温度反演的最大误差为1.02℃。实验结果证明了该方法可以准确、有效地对大口径短波红外测量系统进行辐射定标。

基于实时标校的目标红外辐射测量新方法

目标红外辐射特性测量是目标特征获取和识别的重要手段之一,而大气透过率修正是大气中目标辐射测量必需的一个环节.在传统的辐射测量方法中,利用大气观测设备和大气辐射传输计算软件测量计算大气透过率及程辐射,不确定度在10～20%左右,而目标红外辐射反演精度在12～23%左右.为提高辐射反演精度,提出了一种新的辐射测量方法,利用目标附近的参考黑体精确测量目标和红外系统之间的大气透过率,并给出了大气透过率计算模型和目标红外辐射反演模型.分析表明,新方法的大气透过率测量不确定度约为6～10.5%,目标辐射反演精度优于3.5%.利用中波红外相机进行了目标红外辐射测量实验,结果显示,传统方法的目标辐射反演精度为7.5～24.7%,新方法为0.1～3.4%.新方法对于提高目标红外辐射反演精度具有重要意义.

基于大气透过率比例校正的目标辐射测量

大气透过率是影响目标辐射测量精度的重要因素,而常规通过MODTRAN等模式计算软件,由大气参数计算大气透过率的误差一般在15%以上,极大地限制了目标辐射测量精度。为此,本文提出利用某一距离的实测大气透过率和模式计算大气透过率之比得到大气透过率校正系数来对其它距离的模式计算大气透过率进行比例校正。实验显示,校正后大气透过率的精度优于8.1%,大大提高了目标辐射测量精度。利用中波红外相机和面源黑体开展了目标辐射特性测量实验,结果表明,采用MODTRAN计算大气透过率的辐射测量方法得到的目标辐射反演精度约为20%,而采用本文方法对大气透过率校正后可将反演精度提高到10%以内。

地基空间目标红外辐射特性测量技术

空间目标红外辐射特性测量试验是获取空间目标辐射特性的唯一直接手段。介绍了研制的地基空间目标红外辐射特性测量系统的组成及关键技术,分别利用红外单色照明光管和大面源黑体实现该地基测量系统的光谱定标和辐射定标,并通过大气参数测量设备实现目标和地基测量系统之间的大气传输修正。对该地基测量系统的辐射定标精度和目标辐射测量精度进行了深入分析,中波和长波红外测量系统的辐射定标精度分别为6.9%、4.8%,目标辐射测量精度分别为23.7%、23.2%。最后,利用该地基测量系统对国际空间站进行了辐射测量试验,并给出了空间站的中波红外和长波红外辐射测量结果。

基于红外标准星的红外辐射标校方法

为了提高空间目标的红外辐射测量准确度,提出了基于精确校准的红外标准星的红外辐射标校方法.测量不同大气质量处多颗具有较高光谱分辨率的红外标准星,采用天文孔径测光法对望远镜拍星数据进行处理,依据大气消光模型进行最小二乘线性拟合,获得了测量系统的红外辐射响应率和大气消光.1.2m望远镜上中波红外成像终端验证性实验结果表明,该方法的恒星辐照度反演误差最大为16.28%.且该方法无需增加额外设备,操作简单,易于实现,可随时对测量设备进行实时标校.对地基大口径望远镜的红外辐射测量具有一定的应用价值.

基于长波红外成像系统的红外辐射特性测量方法

地基红外成像系统是靶场领域实现目标跟踪、实况记录成像的重要成像设备之一。配有高性能红外辐射定标系统的地基长波红外成像系统,可对低温以及常温目标实现高精度辐射特性测量。通过建立制冷型红外辐射特性测量系统的辐射测量模型,在7.7~9.3 m长波波段利用某光学口径为600mm的长波红外辐射测量系统实现了对目标的高精度测量。实验结果表明,辐射测量的精度为16.81%,能满足靶场对高精度辐射测量的要求。

CCD相机输出非均匀性线性校正系数的定标

宽幅CCD相机的输出非均匀性校正对获取高质量的遥感图像具有重要意义。通过分析造成CCD输出非均匀的原因,提出了基于辐射亮度反演的非均匀性线性校正概念。在已知的多种辐亮度照明下,采集相机每个像素的灰度值,利用最小二乘法建立像元灰度值与辐亮度的函数,求出像元的两项非均匀性校正系数——暗信号与响应度。实验结果表明:利用这两项校正系数进行相机非均匀性校正,改善效果明显。校正前图像的灰度值均方根偏差为1.3%,校正后为0.2%;从图像上看,校正前图像上的明暗条纹很明显,校正后得到消除。不仅如此,采用该校正方法还能够有效去除通道间输出非均匀性造成的整幅拼接图像的明暗不一致,得到均匀清晰的图像,结果令人满意。

空间相机异常响应图像处理方法

空间相机在轨长时间运行,受空间环境影响,相机性能下降,在轨图像中出现黑色条纹,严重影响了成像质量。局部CCD像元响应下降,高能粒子冲击,宇宙尘埃,空间相机本身的附着物等都能引发图像黑色条纹的现象。文章通过对发射前实验室辐射定标数据研究,提出一种基于最小二乘法和辐射亮度反演的在轨图像的校正方法,可以有效地去除黑色条纹。在不同辐照度下,采集所有像元的灰度值,用最小二乘法估计所有像元灰度平均值与辐照度的对应关系,计算出每个像元的校正系数,并研究实验室辐射定标数据,推算出现黑色条纹像元的校正因子,通过图像黑色条纹校正函数矩阵对每个像元的实际灰度值进行校正。校正前黑色条纹像元灰度的偏差超过10%,校正后偏差小于5%。从图像上观察,经过该方法校正的图像,能够有效去除黑色条纹,得到清晰的图像,结果令人满意。

黑体辐射数值反演新方法

应用广义偏离原则对黑体辐射问题进行了反演的研究,给出了正则参数的选择方法,由计算机仿真结果知,该方法计算精度高,有良好的应用前景。

基于包络的汶川大地震高频地震波辐射区域反演及近场加速度合成

合理地估计汶川破坏区域的地震动有助于地震灾害的研究.通过利用芦山地震记录建立的加速度包络衰减关系和汶川地震近场30个台站的加速度包络,基于线源模型,采用差分进化方法反演了汶川地震断层面上高频（〉1Hz）辐射区域分布.结果表明：断层面上高频辐射分布很不均匀,辐射较强的区域主要位于：（1）产生较大地表破裂的映秀、北川和南坝区域;（2）映秀和北川等凹凸体的周边区域,包括震中东北侧60~90km区域、北川和南坝东北侧30km处;（3）断层破裂停止的东北端约30km长的区域.其中,破裂贯穿到地表的映秀、北川和南坝是低频和高频辐射都很强的区域.对于无观测记录场点,选择其临近且场地条件类似的台站加速度提取平稳随机过程,结合高频辐射分布和衰减关系得到的包络,合成了加速度时程,可为汶川地震结构震害分析提供地震动输入.

基于光角度散射法的弥散介质多种辐射参数联合反演研究

本文基于光角度散射法,对弥散介质多种辐射特性参数进行了联合反演。此外,本文还提出了一种基于敏感度分析和主成分分析的测量角度优化筛选方案,用以寻找反演精准度较高的测量角度。研究表明:采用角度散射法对弥散介质多种辐射特性测量参数进行联合反演时,对于前向散射占优或者后向散射占优弥散介质,优化测量角度范围分别推荐为(0°,40°]和[140°,180°);与随机测量角度相比,优化筛选的测量角度能确保反演结果精度,且在5%的随机测量误差下,仍能获得合理的反演结果。

大口径、宽动态范围红外测量系统辐射定标方法

现有的大口径、宽动态范围红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管,该方法机动性差且成本较高。为了解决这一问题,提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法通过切换反射镜将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统,并对部分光路进行中、高温段的内定标;使用面源黑体对全系统进行中、低温段的外定标;提取公共温度范围的内、外定标数据并处理以获取内、外定标之间的修正系数;对中、高温段的内定标数据进行修正可以获取全系统在中、高温段的辐射定标数据,结合外定标结果就得到了全系统、宽动态范围的辐射定标数据。使用该定标方法对某Φ400mm口径的红外测量系统进行辐射定标,并根据定标结果反演黑体的辐射亮度和温度,辐射亮度反演的最大误差为1.35%,温度反演的最大误差为0.76℃,实验结果证明了该定标方法的有效性。

地基红外辐射测量系统联合辐射定标法

基于红外标准星和内部黑体标定源的联合辐射定标法可提高空间目标的红外辐射测量精度。黑体标定源位于红外辐射测量系统内部,用于定标光学系统响应率。依据大气消光模型,采用天文孔径测光法,通过观测不同仰角处的多颗具有较高光谱分辨率的红外标准星得到大气消光和系统透过率系数。700mm口径地基中波红外辐射测量系统验证性实验的结果表明,在恒星图像曝光充分的情况下,联合辐射定标法的恒星辐照度反演误差优于11%。联合辐射定标法操作简单、成本低,可随时对测量设备进行现场标校。

震前低频电磁辐射异常的辨识处理与反演定位

本文应用任意方位的地中电偶极源对孕震区可能存在的电磁辐射进行模拟,以丽江大地电磁台站的观测资料为背景,对电磁辐射引起的电磁场谱、视电阻率和相位的扰动幅值、频段等特点进行总结.以云龙、漾濞两次地震为例,对大理和丽江两个电磁台站的实测数据进行处理,得到两个台站视电阻率和相位的背景变化及震前的异常变化,应用差分蚁群反演算法对两个台站、多频点、多个响应函数的异常数据进行反演,得到了多个地下介质中等效辐射源的相关参数.反演结果表明,偶极子多分布于孕震区或邻近区域,且其方位角对发震断裂有较好的指向性,证明了该方法预测孕震区的可行性.