大气信道对星地光学链路影响较大,通常云层导致的衰减可能会高达几十分贝,光学链路必须在视线内 无云情况下工作。因此在设计激光通信系统并进行地面站选址时,必须要考虑链路可用度问 题。结合云层数据提出一种可用度计算简单模型,对我国不同城市气象站数据进行统计分析,得出 不同城市十年间可用度数据,为我国星地光通信地面站选址提供一定依据。

与温度脉动仪测量结果对比验证了大气相干长度仪测量结果的可靠性,分析了两种仪器测量结 果存在的差异及原因。对比大气相干长度仪测量的博贺海面、海边及合肥水平大气相干长度得 出如下结论:全天海面水平大气相干长度最大,海边次之,合肥最小；合肥水平大气相干长度 具有典型的日变化特征,清晨、傍晚转换时刻变化范围约4?10 cm、4?15 cm;海边 水平大气相干长度清晨转换时刻变化范围约8?15 cm,特征与合肥相似,傍晚转换时刻后 保持在12 cm左右;海面水平大气相干长度清晨转换时刻变化范围约9?12 cm,傍晚转换 时刻约从15 cm迅速增至50 cm并保持2 h后迅速减至28 cm。结合不同下垫面的特点、天气状况 及海陆风转换造成的影响,对上述实验结果进行了初步分析。

基于国家子午工程项目钠激光雷达的长期观测数据, 统计分析了北京和海南两地出现的钠层密度翻转现象,发 现这种现象往往出现在钠层的下部,宽度在2?7 km范围,持续时间约为2?8 h。观测结果显示,钠层密度翻转结 构的出现常伴随着大尺度重力波的传播活动,且钠层密度翻转结构的消失过程也和较大尺度 重力波的破碎过程有较好的对应关系。这表明,除风剪切和自身动力学不稳定因素外,大尺度和小 尺度重力波相互作用引起的垂直对流不稳定效应可能是大尺度重力波破碎的另一个重要原因。

采用液晶空间光调制器在实验室内进行激光大气传输模拟研究。基于均匀 各向同性的Kolmogorov湍流模型,利用Zernike多项式法生成静态相位屏,利用湍流冻结法生成r0=0.1 m 和r0=0.05 m不同湍流强度下的动态湍流相位屏,并实时加载在液晶空间光调制器上。分析得到,接收端 的对数光强概率密度分布趋近于正态分布,拟合确定系数均在0.9以上；到达角起伏方差分别为σ1=7.1μrad 和σ2=7.49μrad且光斑中心集中在2个像素以内。实验结果与实际外场情况相符合,达到了较好的室内模拟效果。

运用NCEP/NCAR 1°×1°逐6 h再分析资料、贵阳机场多普勒天气雷达数据和贵阳探 空资料,通过环流背景、散度场、垂直速度场以及水汽通量、K指数和雷达回波(PPI)图,对2010年9月9 日至10日在龙洞堡机场的雷暴天气过程进行分析。此次雷暴天气是在500 hPa西太平洋副热带高压减弱 东退的背景下,高层引导气流的转变诱使低层四川东部的切变线向东南方向移动,造成贵阳机场的强对流天 气。高层辐散、低层辐合的配置为强上升运动的维持和发展提供了有利条件。高的水汽通量为对流发 展维持提供了充分的水汽条件。探空资料和K指数也反映出诱发强对流发展的不稳定条件。

浮游植物生长状态监测以叶绿素荧光为基础,利用叶绿素荧光技术可以获得有关光系 统II的大量信息。以蓝藻和绿藻为主要研究对象,采用两个450 nm蓝光LED分别用于激发本底荧光Fo和使样本 处于光适应状态,利用超高亮激光二级管作为饱和脉冲光源获得最大荧光Fm。利用自行搭建的系统测量正常光照 培养和对照组放置于暗室浮游植物样品的光化学反应效率Yield,研究了不同光适应状态下的最大相对 电子传递速率ETRmax、光能利用效率α和光损伤参数β,并记录了完整的荧光诱导曲线和光响应曲 线,实现了浮游植物生长状态的测定。

基于谐波检测的调制光谱技术可以实现气体浓度的高灵敏检测,而最佳分析性能的实现依赖于系统调制参数 的优化。研究了基于谐波的红外激光调制光谱信号特征,分析了调制参数与谐波特性的对应关系,针对 典型的红外半导体激光光谱气体检测系统开展了实验研究与验证分析,获取了不同调制信号电压的谐 波信号特征,分析确定了系统最佳调制参数。

以海洋区域大气中主要的无机盐颗粒物NaNO3 和NaCl为例,研究大气中α-蒎唏与O3 光化学反应生成的低挥发性二次气溶胶(SOA)包覆无机盐颗粒物后,对其光散射性质的影响。采 用TSI 3563积分浊度仪测量包覆前后的气溶胶颗粒物对450 nm, 550 nm和700 nm光的散射能力,同 时采用经典的Mie核-壳双层结构光散射理论预测光散射系数。研究结果表明,当SOA包覆层的 厚度相对于无机盐颗粒物的直径非常小时,采用Mie核-壳理论模型能够很好地预测有机包覆 层对核光散射性质的影响。当无机盐颗粒物的直径一定、有机物的相对含量增加时,光散射能力 将会降低,相对于纯的盐颗粒物,这将减轻它们对能见度的影响,但是也会抵消由于温室气体引 起的对流层变暖。

对于短波红外吸收带图像高温目标特征研究有利于提高红外目标的识别率。短波红外吸收通道可探测的地 面高温目标辐射特征除了与目标温度有关,还受到大气参数状况、遥感器参数设置等影响。采用仿真分 析方法,较为系统地获得了不同大气条件下林火目标与地面背景辐射数据，分析了二者的特征差异; 并仿真分析了波段带宽设置对仪器接收到的辐射能量的影响。研究表明仪器带宽设置对高温 目标的探测信噪比起决定作用,其次,大气模式设置不同,在短 波红外水体吸收通道,林火与背景的辐射亮度特征差异显著不同。地面背景入瞳处总辐射在4.3 μm附近 吸收带主要受程辐射影响,在2.7 μm附近吸收带主要受水汽含量影响。

针对基于非负矩阵分解(non-negative matrix factorization, NMF)的偏振图像融合方法效率低的不足,提出一种 基于稀疏性NMF的偏振图像快速融合方法。首先,以偏振信息解析得到的各偏振参量图像构造原始数据集,其 次,对NMF增加稀疏性约束,利用稀疏表示下的在线字典学习算法进行快速分解,然后对分解得到的三幅特征 基图像按清晰度和方差进行排序,将排序后的特征基图像经直方图匹配及HSI颜色映射后,变换到RGB颜色 空间,得到融合图像。与基于NMF的方法相比,运行时间提高约120倍,达到约1.5 s完成一次融合过程。实验 结果验证了该方法在改善融合效果的同时,运行效率明显提高。

在自适应光学(AO)系统中,成像是不可或缺的一部分。AO仿真系统中的探测器和哈特曼-夏克波前传感器的成 像过程一般用二维的离散卷积来计算,而通常它的数值算法用快速傅立叶变换(FFT)实现。但是随着矩阵维 数的增加,卷积的运算量会急剧增大,成为制约整个AO仿真效率的一个瓶颈。利用图形处理器(GPU)的强大计算能力,可以 使成像系统运行速度大幅提高。在NVIDIA Tesla C2050 GPU上,针对不同分辨率的图像,获得了相对于串行 程序5?24倍的加速比。

信标的亮度和尺寸直接影响波前传感器的最终精度, 因此也影响了自适应光学系统对大气的矫正 效果。给出了信标参数与自适应光学系统校正效果(斯特列尔比)之间的关系, 考虑信标在运动 目标中的应用, 还给出了在自适应光学校正效果相同的情况下, 人造信标与合作信标之间的等效性关系。