1 江苏省气象台, 江苏 南京 21000中国气象局交通气象重点开放实验室, 江苏 南京 210008
2 中国气象局地球系统数值预报中心, 北京 100081
3 国家卫星气象中心, 北京 100081
4 江苏省气象台, 江苏 南京 21000
为分析国产微波遥感器真实光谱响应在数值天气预报系统同化模块中对微波辐射快速模拟的影响, 基于逐线吸收模型, 采用TOVS辐射传输（RTTOV）预报因子和风云三号D星微波温度探测仪（FY-3D/MWTS-2）搭载的大气和陆地均有辐射贡献的第四通道真实光谱响应和理想光谱响应, 通过最小二乘法, 分别拟合生成真实光谱响应和理想光谱响应对应的快速微波辐射光学厚度拟合系数。 将两种拟合系数应用于中国气象局全球预报系统（CMA-GFS）的四维变分同化系统, 采用美国环境预报中心（NCEP）的分析资料（FNL）作为CMA-GFS的气象要素背景场, 模拟不同光谱响应驱动下的微波辐射背景场, 并与FY-3D/MWTS-2真实观测场进行对比统计分析, 分别计算真实光谱响应和理想光谱响应驱动时, 不同海陆类型下的观测背景差（OMB）, 分析真实光谱响应相比理想光谱响应, 对不同海陆类型的微波辐射模拟的差异。 分析结果表明, 在微波辐射观测场值较低的情况下, 真实光谱响应和理想光谱响应驱动模拟的微波辐射背景场值略高于观测场值, 随着微波辐射场值增大, 模拟的微波辐射背景场值与观测场值更为接近； 除南半球靠近极区的少部分地区外, 真实光谱响应驱动模拟的OMB均小于理想光谱响应驱动的模拟结果, 真实光谱响应驱动的辐射背景场模拟更接近于观测场； 相比采用理想光谱响应驱动, 采用真实光谱响应驱动后, 在陆地地区, 微波辐射OMB的均方根误差（RMSE）减小约1.80%； 在海洋地区, RMSE减小约2.6%； 在海陆交界地区, RMSE减小约4.72%, 全球总体RMSE减小2.17%； 采用真实光谱响应驱动后, OMB总体的标准差（STDV）和平均绝对误差（MAE）分别减小为0.75%和4.6%。
真实光谱响应 理想光谱响应 微波辐射模拟 微波遥感资料同化 观测背景差 海陆差异分析 Real spectral response Ideal spectral response Microwave radiance simulation Microwave remote sensing assimilation Observation minus background Land-sea difference analysis 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3260
光子学报
2021, 50(12): 1222003
强激光与粒子束
2021, 33(3): 035001
1 南京信息工程大学 大气物理学院, 江苏 南京 210044
2 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081
我国第二代极轨气象卫星的第三颗星——风云三号C星(FY-3C)已于2013年9月发射.为探讨微波湿温探测仪大气探测通道对大气参数的探测能力, 采用威斯康星大学的非流体静力学中尺度模式系统(UW-NMS)模拟Katrina飓风的基础数据集, 结合微波辐射传输模式, 正演模拟分析了微波湿温探测仪118GHz和183GHz通道的辐射特性.仿真结果表明118GHz和183GHz通道作为星载亚毫米波大气探测通道, 能够提供更加精细的大气温度和湿度廓线信息；冰态粒子的散射作用可使(118.75±5.0)GHz和(183.31±7.0)GHz通道亮温分别下降108K和76K, 新增的探测频点和通道能提升对云雨大气的探测能力；118GHz和183GHz通道亮温对云中各种水凝物粒子响应的模拟分析结果证明了这两组通道在云中水凝物分布特性反演方面的潜在探测能力；大气中雨水含量的增加可以导致(118.75±5.0)GHz通道亮温下降4.5K, 118GHz对液态粒子特有的响应能力, 显示了其作为降水反演频点的优势；大气中雪粒子含量的增加会使(118.75±5.0)GHz通道亮温下降10K, 可利用该通道探测云中的雪晶含量.
FY-3C微波湿温探测仪 通道特性分析 辐射模拟 FY-3C microwave humidity and temperature sounder 118GHz 118GHz 183GHz 183GHz channel radiometric characteristics radiative simulation
激光测距仪的测距精度是衡量其性能的重要指标。本文设计了测距精度检测系统, 可实现 1 064 nm、1 540 nm、1 570 nm三个波长的测距仪精度检测。该系统由激光距离模拟器和激光辐射模拟器组成, 辐射模拟器可产生脉宽 5～250 ns、最大峰值功率 0.1 W的回波脉冲; 基于 FPGA的距离模拟器可以实现 50 m～990 km的大量程距离模拟。本文提出并实现辐射模拟器和距离模拟器的闭环检测, 以此测量消除系统固定误差。经过检测该系统全量程内距离模拟误差都小于 1 m。
激光测距仪 距离模拟 辐射模拟 测距精度 laser rangefinder distance simulator radiation simulator ranging precision
1 昆明理工大学理学院物理系, 工程数学中心, 昆明 650500
2 北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
3 云南民族大学外语学院, 昆明 650500
硬件闭环仿真系统是红外图像搜索制导系统、热像仪以及前视红外系统研制中的重要设备, 红外场景辐射模拟器(红外投影仪)则是该设备中的核心器件, 从辐射产生传输的角度, 可主要将其分为 4类: 发射型、透射型、反射型以及激光型。介绍了各类型中典型模拟器的基本原理以及典型结构, 并给出了部分关键性能参数(模拟温度动态范围、温度分辨率、空间分辨率、帧频)。
动态红外场景 辐射模拟器 硬件闭环仿真系统 dynamic infrared scenery DIRSP HWIL
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049
针对大型双反射面天线尺寸过大、使用单一的时域方法无法单独模拟其远区辐射特性, 以及使用单一的高频近似技术无法给出准确结果的局限, 给出了用于大型双反射面天线时域辐射模拟的并行时域有限差分(PFDTD)-并行时域物理光学(PTDPO)混合方法。先创建两个用于并行计算的进程组, 一个用于PFDTD计算, 另一个用于PTDPO计算；再根据PFDTD方法计算出双反射面天线馈源的近磁场, 同时根据这些磁场使用基尔霍夫表面积分表达式(KSIR)并行计算出次反射面上及其附近的磁场, 再使用KSIR并行计算出主反射面上的磁场；最后使用PTDPO方法计算出双反射面天线的远区辐射场的瞬态响应。同时, 还给出主反射面口径为40个波长的Cassegrain双反射面天线的算例, 并对馈源相同而口径尺寸不同的双反射面天线进行近轴区的时域辐射模拟。
并行计算 时域有限差分 时域物理光学 辐射模拟 双反射面天线 parallel computation finite-difference time-domain time-domain physical optics radiation simulation dual reflector antenna 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2703
国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012
为实现海雾的卫星自动监测, 利用大量AVHRR3/NOAA17卫星观测数据, 比较不同目标物(海雾区、不同云系及晴空下垫面)在可见光、近红外波段的反射辐射特性差异, 统计分析了海雾的遥感光学辐射特性。结果表明,海雾区三通道反射率满足RCh1>RCh3a>RCh2, 甚至出现RCh3a>RCh1>RCh2, 不同于其它目标物(RCh1>RCh2>RCh3a)。运用Streamer辐射传输模式模拟了海雾、不同云系在卫星高度处的三通道反射率特性, 从理论上进一步验证了海雾所具有的光学辐射特性, 同时指出, Ch3a的反射率对粒子粒径的响应明显, 即粒子粒径越小, Ch3a的反射率越高。通过米氏散射理论对这一现象进行原因分析。
遥感 光学辐射特性 光谱分析 辐射模拟 海雾
