在太阳自适应光学系统中,观测系统探测器所探测到的太阳米粒结构的对比度与探测器像素尺度(探测器的像素尺 寸与系统焦距之比)有关。根据互相关因子算法和绝对差分算法的原理,通过比较理想情况时探测器所探测到 的太阳表面米粒结构对比度与提取整体倾斜信号后长曝光图像的对比度,考察了不同像素尺度下相关跟踪算法 的有效性,并给出了根据所采集的图像得出的实验结果。结果表明探测器的像素尺度越小,利用相关跟踪算法矫正像差越有效。

为研究偏振光子在自由空间的传播特性,将大气视作分层介质,提出了“虚粒子”的概念:它处于两层大 气的分界面上,只改变光子的步长而不改变其传播方向和偏振态,从而建立了偏振光子的多层大气Mie散射模型。 基于该模型,对偏振光子在多层大气中的传播过程作了Monte Carlo模拟。模拟结果表明,该模型可 以清晰地揭示各种大气传输过程中光子偏振态的变化及其规律,因而能够为自由空间量子通信及其它基于 偏振光大气传播的相关研究提供支持。

以淮河流域为对象,在假设Z－I关系法、平均校准法、 最优插值法、卡尔曼滤波和最优插值联合校准法以及卡尔 曼滤波校准法等五种降水定量估测模式对于不同的降水类型而言能力有所差异的基础上,通过对前期降水定 量估测结果误差变化的分析,以统计方差为判别标准来选取最佳的估算方法,进行多种估测结果的集成。 对2007年7月上旬降水过程的应用结果分析表明:在降水强度较小的情况下,该方法是一种有效的集成方法,能 够提高降水定量估测的能力;但是在降水强度较大的情况下,集成效果不佳。

HCHO是城市大气污染物中的重要组分。采用多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)于2008年夏季对北京上空对流 层HCHO斜柱浓度进行了测量,研究了HCHO差分吸收光谱处理算法,考虑了温度和I0效应对气体吸收截 面的影响,并对大气Ring效应进行了校正。采用几何近似的方法计算了对流层大气质量因子,并将 HCHO斜柱浓度转换成垂直柱浓度,得到了实验期间对流层HCHO的垂直柱浓度时间序列,并且HCHO垂 直柱浓度早晚比较低,约在中午最高。MAX-DOAS HCHO垂直柱浓度与GOME-2卫星和SCIAMACHY卫星结果具有较好的相关性。

介绍了基于参量放大方法定标中红外辐射源辐亮度的原理和实验装置,推导了不同偏振态的辐射源 的辐亮度和单位模式光子数关系式。实验采用大功率连续532 nm激光泵浦非线性LiNbO3 晶体,产 生632.8 nm和3.34 μm波长的下转换光子,利用这对可见-红外下转换相关光子对在时间、空间上的 高度相关性,在红外下转换光子方向注入待测中温黑体辐射源,通过测量632.8 nm下的转换光子 信号的光子计数,实现黑体辐射源在3.34 μm波段光谱辐亮度的绝对定标,报道了1.53%的定标不确定度。

为提高漫反射参照体双向反射比因子(BRF)测量准确度,设计了漫反射参照体BRF绝对测量系统。该系统以积分球辐 射源为照明光源,高精度陷阱(Trap)辐亮度计为探测器,通过对积分球辐射源辐亮度、漫反射参照体反射辐亮度和 几何因子的测量,实现了漫反射参照体BRF绝对测量。结果分析表明,测量不确定度优于1%(k=2),通过对630 nm波 长下漫反射参照体BRF数值积分得到的方向－半球反射比因子(DHRF)比溯源到中国计量科学研究院的采用积分球方 法得到的DHRF高0.57%,差别在二者测量不确定度范围之内,进而验证了BRF绝对测量的准确性。

提出了一种基于视觉感知机理的光学遥感图像舰船目标检测的算法。该算法的核心思想在于设计 并利用一组Gabor滤波器组来模拟人眼的视觉特性对基于可见光的遥感图像进行处理,从而达到对复杂海 况背景抑制并对较暗舰船目标增强的目的。同时,该算法融合了海陆分割、云判处理等子模块,并充分 考虑了人眼视觉的底层特性,从颜色、纹理、形态等各个角度进行疑似目标的筛选与剔除,得到最终的 检测结果。实验结果显示,该算法具有较高的检测率和较强的鲁棒性,针对各类海况(包含暗舰船目标 的情况)平均检测率达到85%以上,高于传统算法的51.3%。

针对太阳绝对光谱辐照度仪研制过程中入射狭缝光阑高精度测量的实际需求,研制了基于激光衍射的狭缝宽度检测系统。该系 统以激光作为光源,使用NMOS线列探测器作为检测传感器、以混合信号单片机C8051F为主控处理器,结合CPLD作为时序发 生器和片上12位模数转换器,并采用最小二乘法对测量数据进行拟合提取条纹中心位置,实现了狭缝的高精度检测。系统 可检测狭缝范围为0.02～0.5 mm,并在对太阳绝对光谱辐照度仪中标称为0.1 mm的狭缝测量中 获得了2.5×10-3

为实现高精度的太阳绝对辐照度观测,设计了视日运动轨迹跟踪和四象限探测器精密跟踪相结合的太阳自动跟踪 系统。分析了四象限探测器的工作原理,对其均匀性进行了测试,确定了其偏离系数。对跟踪系统进行了硬 件设计、控制软件设计和结构设计。实现了以C8051F064单片机为核心的数据采集、信号处理和反馈控 制系统。在实验室内对系统的跟踪精度进行了测试,结果表明跟踪偏差在0.1°之内。经实际运行证 明,该系统方案可行,具有稳定性强、精度高的优点。

介绍了大理国家气候观象台建设的大气边界层(PBL)观测系统,并对该系统自运行以来出现的故障进行分析和总结。试图 提出一套适用于PBL观测系统特点的局部故障的分析方法,该方法可以有效提高判断仪器出现故障和数据 出现异常的效率,保障数据采集的完整性、可靠性和准确性,可供维护PBL观测系统的工程技术人员参考和借鉴。