天线设计是实现无线无源声表面波扭矩检测的重要环节。针对待测扭矩的转轴结构设计了阅读器的分段环状天线, 使用三维电磁仿真软件HFSS仿真了天线的中心频率、带宽、输入阻抗和方向图, 在仿真优化的基础上制作了分段环状天线, 并进行了相应的测试。测试结果表明, 天线中心频率为431.6 MHz、带宽为424~440 MHz、输入阻抗接近50 Ω, 且天线所在平面具有较好的全向性。包括该阅读器天线的声表面波扭矩检测系统可实现较准确的扭矩测量, 在-80~80 N·m时满量程误差为2.5%。

高分五号卫星多角度偏振探测仪(DPC)是国内首台具备业务化多光谱多角度偏振探测能力的星载遥感器。发展了一套针对DPC观测数据的处理算法,可获取观测区域上空云检测结果、相态分布和云光学厚度。利用670 nm、865 nm反射率、490 nm几何归一化偏振辐亮度和865 nm线偏振度进行云检测;利用865 nm归一化偏振辐亮度进行相态识别;利用670 nm、865 nm反射率以及相态识别结果反演云光学厚度。由于尚未获取可反演的DPC L1级观测数据,仅将算法应用于地球反射率多角度偏振观测仪(POLDER)数据,以验证算法有效性。对比POLDER云产品,得到判云一致性和判晴一致性分别为93.3%和92.9%;水云、冰云和混合相态判别一致性分别为87.4%,76.6%和22.8%;云光学厚度的相关系数为0.89,故该算法可行有效。该算法为DPC发展业务化云产品提供参考。

作物的生物含量与作物的光学特性有直接的关系, 而植物叶片的双向反射分布函数(BRDF)又直接影响植物的光学特性。 植物叶片的BRDF体现了叶片在各个方向不同的能量反射能力, 直接影响植物叶片的光谱检测结果, 也是植被冠层宏观光学特征的影响因素之一。 对植物叶片的BRDF光学特性及表现出的规律性展开研究和讨论, 能够有效提高植物无损检测光谱模型的稳定性和可靠性, 提升利用作物光谱模型反演理化特性的准确性和可靠性。 首先介绍了植物叶片的BRDF快速获取方法及自主研发的方向性光谱检测仪器, 该仪器能够在入射光的方位角和天顶角、 接收探头的方位角和天顶角这四个维度进行调整, 实现多入射角和反射角的反射光谱数据采集。 单子叶植物的叶脉呈纵向分布, 因而体现出较为显著的各向异性, 玉米和小麦是两种较为典型的单子叶农作物。 通过自主研发仪器获取不同波段范围下的玉米和小麦的反射光谱信息, 并分析总结其反射分布规律。 采用文中所介绍的BRDF计算方法对光谱数据以及白板校正数据进行计算, 再结合MATLAB程序对光谱反射数据的图像映射, 对反射结果与叶绿素含量和叶片含水量这两个叶片典型理化参数的相关性进行分析, 最后探讨了采用ANIX系数对叶片的各向异性进行量化分析的方法。 选取小麦在可见光波段以及玉米在近红外波段的数据, 结果表明, 小麦和玉米在各波段下的fr分布均关于入射天顶角两侧微小空间对称, 在相同波段下, 不同入射天顶角下的fr值大小基本一致; 在相同入射天顶角下, 小麦在800 nm波段下的fr值最大, 680 nm波段下的fr值最小, 这是由于680 nm波长附近是叶绿素强吸收的特征波段, 而800 nm附近是叶绿素反射的特征波段, 且在相同波段下, 叶绿素浓度的升高会导致fr值的增大; 在水的强吸收特征波段1 450 nm下, 玉米的fr值随着含水量的升高而增长。 分析表明, 作物的BRDF特性能够有效反映叶片主要生物含量的变化, 同时计算所得到的各向异性指数也体现出一致的变化规律, 为建立稳定且可靠的作物光谱定量分析模型提供了理论和实践基础。

热辐射方向性是热红外遥感反演和产品真实性检验中的关键问题之一.针对行播作物, 构建了一个综合考虑光照植被/阴影植被、光照土壤/阴影土壤、植被-土壤多次散射和观测视场多影响因素的行播作物热辐射方向性模型, 并详细分析模型精度以及模型对LAI、冠层结构等参数的敏感性.结果表明, 该模型不仅能够很好体现出行播结构热辐射特性和热点效应, 而且适用于连续作物热辐射特性模拟; 与现有FRA97模型和FovMod模型对比一致性良好, 均方根误差分别为0.18 K和0.36 K.

金属微纳结构中有关光与原子、分子和量子点等物质的相互的作用研究是微纳光学领域的一个核心科学问题。近年来,得益于迅速发展的纳米材料制备方法和纳米加工技术,国内外学者在表面等离激元受激辐射的实现以及等离激元激光器的研制方面取得了许多重要进展。总结了基于金属微纳结构共振腔的表面等离激元受激辐射的出射方向性研究进展,归纳了可以提高方向性的共振腔结构,分别阐述了其中的物理机制,对于不同共振腔结构的特点与性质进行了分类比较。

采用金属网格和泡沫材料实现低折射率材料媒质，并对其参数进行了优化，辐射源采用单极天线，制作了样机。利用HFSS电磁仿真软件对应用低折射率材料媒质天线与传统天线的方向性进行了对比研究，并研究了辐射源的参数对定向天线的性能影响。对样机进行了测试，测试结果与仿真结果比较吻合，与传统天线相比较，基于超低折射率特异材料的天线方向性明显提高。因此，选择适当电磁参数的超低折射率特异材料，用于定向天线的设计，可以改变传统天线的设计。

基于广义惠更斯菲涅耳原理，并利用Rytov相位结构函数二次近似的方法，推导出了受光阑限制的高斯谢尔模型(GSM)光束通过湍流大气传输的二阶矩宽度及扩展角解析表达式。以未受光阑限制的GSM光束为参照光束，分别利用扩展角和归一化远场平均光强分布研究了受光阑限制的GSM光通过湍流大气传输的方向性。研究表明，若以扩展角表征光束的方向性，则在一定条件下，截断参数δ不同的受光阑限制的GSM光束能够与相应的未受光阑限制的GSM光束在自由空间及湍流大气中具有相同的方向性；若以归一化远场平均光强分布表征光束的方向性，则即使扩展角一致，δ不同的受光阑限制的GSM光束与相应的未受光阑限制的GSM光束在自由空间中的方向性也并不相同，但在湍流中则一致。

通过三维计算机模型TRGM模拟分析了抽穗期雄穗对玉米冠层热辐射方向性的影响, 并利用高架车平台和热像仪进行了地面遥感观测验证.结果表明, 雄穗的存在对整体冠层的热辐射方向性特征影响较小, 在建模和反演过程中可以忽略.

采用积分变换，推导出了双曲余弦高斯(ChG)列阵光束通过湍流大气传输的二阶矩束宽和角扩展的解析公式，给出了ChG列阵光束与一束高斯光束具有相同角扩展的条件。研究表明:相干合成的ChG列阵光束的角扩展比非相干合成的小，但是，非相干合成的ChG列阵光束的角扩展受湍流影响比相干合成ChG光束小；相干合成情况下，ChG列阵光束的角扩展随离心参数、束腰宽度和相对子光束间距的变化均出现振荡，但在湍流中的振荡减弱，非相干合成情况下，ChG列阵光束的角扩展与相对子光束间距和光束数无关。

推导出了部分相干厄米-高斯(H-G)列阵光束通过湍流大气传输的二阶矩束宽和远场发散角的解析公式。采用远场发散角作为光束方向性的评价参数,研究了部分相干H-G列阵光束通过湍流大气传输的方向性。研究表明:在一定条件下,部分相干H-G列阵光束与对应的高斯光束不论在自由空间还是湍流大气中均具有相同的方向性。此外,进一步研究发现,在自由空间中,由远场发散角和归一化远场平均光强分布所表征的部分相干H-G列阵光束的方向性是不一致的,但湍流可以使得两种描述相一致。这一结论与高斯-谢尔模型(GSM)列阵光束的相关结论存在差异。在自由空间中,与高斯光束具有相同远场发散角的非相干合成的GSM列阵光束与对应的高斯光束具有相同的归一化远场光强分布。