光子学报
2023, 52(12): 1201001
1 中国科学院空天信息创新研究院, 国家环境保护卫星遥感重点实验室, 北京 100101
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 上海卫星工程研究所, 上海 201109
5 安徽师范大学地理与旅游学院, 安徽 芜湖 241000
云顶压强可用于估计云高, 对气象观测和云特性研究等具有重要的作用。基于高分五号卫星搭载的多角度偏振探测仪 (DPC) 在氧气 A 吸收带设置的 763 nm 和 765 nm 两个波段进行了云顶压强反演方法的研究。首先, 通过辐射传输模拟和多项式拟合得到了大气压强的计算公式, 并对拟合公式进行了误差分析和校正。然后, 分析了气溶胶、大气廓线等因素对云顶压强反演结果的影响, 并进一步利用晴空地表对反演方法进行了稳定性测试和原理性验证。测试结果表明氧气 A 带方法稳定性较好, 可以适用于不同天气状况和观测角度; 验证结果表明 DPC 反演压强与 DEM 估算压强有很好的一致性, 地表压强的平均偏差约为 47.6 hPa。最后, 将 DPC 反演的云顶压强与 MODIS 云顶压强产品 (MYD06) 进行了对比, 结果表明两颗卫星的云顶压强观测结果具有较好的空间一致性。
云顶压强 差分吸收光谱技术 氧气 A 吸收带 反演 cloud top pressure differential optical absorption spectroscopy oxygen A-band retrieval 大气与环境光学学报
2021, 16(3): 256
1 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系，河北石家庄 050003
2 装甲兵工程学院控制工程系，北京 100072
3 北京系统工程研究所，北京 100101
利用逐线积分方法，建立了一种均匀大气中氧气 A吸收带平均透过率快速计算模型。模型采用等波数间隔取样，能根据大气温度和压强自动选择谱线线形，并利用直和模型进行快速近似计算 Voigt线形函数。在不同大气模式下设置不同传输路径，利用该模型计算氧气 A带平均透过率与路径长度关系曲线，并将计算结果与 Modtran软件计算结果进行对比。从对比结果可知，不同路径下模型计算的平均氧气透过率最大相对误差均小于 2%，计算时间均小于 1s，具有较高的准确度和计算实时性。计算结果表明该模型能够在均匀大气中对氧气 A带平均透过率进行快速准确计算。
气体光谱 逐线积分 氧气 A吸收带 平均透过率 gas spectra line-by-line the oxygen A absorption band average transmission
1 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系， 河北 石家庄 050003
2 石家庄铁道大学电气与电子工程学院， 河北 石家庄 050043
在设计三通道非成像氧气吸收被动测距系统过程中，确定各通道光电倍增管的绝对光谱响应率对确保系统测距精度具有重要意义。为了克服光电倍增管灵敏度高、易饱和而导致的单色光功率测量困难的问题，提出了一种光电倍增管绝对光谱响应率测量方法。在该方法中，利用积分球与可调狭缝构建通量可调的系统光源，利用响应率已知的标准探测器测量单色光源辐射功率。搭建了光电倍增管绝对光谱灵敏度测量系统，并对三根滨松H10722-01型光电倍增管模块进行绝对光谱响应率测量。同时，为了检验该测量方法的有效性，在外场条件下开展了近程被动测距实验，将测量得到的光电倍增管绝对光谱响应率作为三通道被动测距系统各通道的光谱响应率参数。实验结果表明：在60～300 m范围内，测距平均相对误差为6.25%。实验结果证明了该绝对光谱响应率测量方法的有效性。
测量 绝对光谱响应率 光电倍增管 氧气A吸收带 被动测距
1 军械工程学院电子与光学工程系， 河北 石家庄 050003
2 北京系统工程研究所， 北京 100101
3 装甲兵工程学院控制工程系, 北京 100072
为了解决氧气A吸收带被动测距中使用高光谱成像系统存在测量实时性差的问题，提出了一种氧气A吸收带平均透过率的多光谱非成像测量方法。该方法利用3个窄带滤光片分别采集目标位于氧气A吸收带及其左右带肩的辐射强度信息。选择光电倍增管作为光电转换器件，在外场条件下开展氧气A吸收带平均透过率测量实验。建立了氧气A吸收带透过率的逐线积分模型，通过对比实验测量值与模型理论值验证了该方法的可行性。对比结果表明，在测量距离为100~400 m范围内，氧气A吸收带平均透过率的测量误差在0.146%~1.576%之间，证明了该方法的可行性。
大气光学 平均透过率 多光谱非成像 氧气A吸收带 逐线积分
1 军械工程学院电子与光学工程系，河北 石家庄 050003
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室，安徽 合肥 230031
氧气吸收率是利用氧气A吸收带进行被动测距技术计算的核心，将包含氧气A吸收带在内的无云天空背景辐射和黑体辐射作为研究对象，利用CART软件模拟计算了不同观测天顶角、不同时段、不同太阳天顶角的无云天空背景氧气吸收率分布，并与不同观测天顶角、不同距离下的黑体辐射氧气吸收率进行了比较分析，结果表明：当探测距离大于3 km时，黑体辐射的氧气吸收率大于无云天空背景辐射氧气吸收率，所以根据不同观测条件设置被动测距的氧气吸收率阈值，可提高对目标的探测概率，降低背景辐射对被动测距的影响。
被动测距 氧气A吸收带 氧气吸收率 背景辐射 passive ranging oxygen A absorption band oxygen absorption rate background radiation CART CART
1 军械工程学院 电子与光学工程系,石家庄 050003
2 装甲兵工程学院 北京 100072
3 65379部队, 黑龙江 牡丹江 157000
为分析不同目标反射太阳光谱的特性,研究被动测距中抑制干扰目标的方法,利用高光谱成像光谱仪作为测量设备,200 W卤钨灯作为模拟探测目标,玻璃板、光滑铝板、塑料板作为干扰目标,对模拟目标发射光谱和干扰目标反射太阳光谱进行了实验采集与分析.实验采集了晴朗天气条件下干扰目标反射光谱及卤钨灯目标辐射光谱的信息,并对其氧气吸收率进行了计算,综合分析了镜面反射干扰目标、漫反射目标及背景反射光与卤钨灯发射光光谱的氧气吸收率差异,结果表明:在455 m处,镜面反射目标和漫反射目标反射光的氧气吸收率是卤钨灯的2~3倍.因此,在一定距离下可以利用氧气吸收率的差异设置阈值来对目标进行判别,提高探测概率.
被动测距 氧气A吸收带 太阳反射光谱 氧气吸收率 passive ranging oxygen A absorption band sun reflection spectrum oxygen absorption 强激光与粒子束
2015, 27(8): 081003
1 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西太原 030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西太原 030051
目标红外被动测距的实现同气体及其波段的选取密切相关。氧气A吸收带具有独特的谱线结构, 对于火箭羽流或者高温辐射体的距离探测, 氧气A吸收带是最佳的距离反演通道。利用该特点, 详细研究了逐线积分算法(LBLRTM), 并设计了氧气A带吸收系数及标准光谱计算软件；利用A吸收带吸收光谱带外数据, 采用多项式拟合方法, 实现基线(baseline)拟合, 进而得到带平均透过率；在不同的距离条件下, 将两种带平均透过率进行对比, 误差在1.9%左右, 拟合精度较高, 该方法为后续距离的精确反演提供了理论依据。
被动测距 氧气A吸收带 逐线积分(LBLRTM) 带平均透过率 passive ranging oxygen ‘A’ absorption band LBLRTM baseline baseline band average transmittance
1 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
目标红外测距的实现同气体及其波段的选取密切相关。氧气A吸收带具有独特的谱线结构，对于火箭羽流或者高温辐射体的距离探测，氧气A吸收带是最佳的距离反演通道。通过深入研究逐线积分算法，设计了氧气A带标准光谱计算软件；利用吸收带带外数据，采用基线拟合的方法反演不同距离的带平均透射率，进而得到相应的距离。将ABB灯作为被测光源，在不同的距离下采集相应的光谱，并进行拟合计算，将实测数据的拟合计算结果同理论计算结果进行对比验证，其误差低于0.5%,在允许范围内。
光谱学 逐线积分 红外测距 氧气A吸收带
