基于光场成像技术的散射性火焰温度场重建

光场成像是一项新兴的非接触式测温技术,针对传统辐射成像温度场重构效率低的问题,开展了基于光场成像的散射性火焰温度场重建研究。在火焰光场成像模型的基础上,以广义源项多流法为正问题模型,利用Landweber算法重构吸收散射性火焰的三维温度场,同时引入最小二乘QR（LSQR）分解算法作为对比以衡量Landweber算法的性能。分析了测量误差对于重建精度的影响,重建结果表明,即使在添加5%测量误差的情况下温度场的平均重建相对误差也仅为0.91%和0.92%,重建结果仍然是合理的。Landweber算法和LSQR算法具有相当的计算精度,但Landweber算法的计算时间是LSQR算法的1/10,其计算效率明显优于LSQR算法。      

红外热波成像法测量薄板局部换热系数

通过连续激光调制对薄板试样进行局部周期加热,采用红外扫描测温技术记录动态温度分布。利用博里叶变换分析温度基波相位和幅值变化,进而推算壁面的局部换热系数。介绍了该方法的测量原理,在风洞中对两种不同厚度的薄板进行了实验研究,并对实验结果进行了分析和讨论。     

嫦娥七号宽谱段红外光谱成像分析仪中长波谱段的定标方法及误差分析

嫦娥七号任务轨道器拟搭载宽谱段红外光谱成像分析仪(Wide-band InfraRed Imaging Spectrometer, WIRIS), 将获取覆盖可见至长波红外(0.45～10 µm)的月球表面高光谱图像与热辐射信息, 为月球表面矿物成分识别、热环境与水/羟基探测等科学研究提供数据. 相比现有月球环绕光谱探测载荷, 为提升对硅酸盐矿物克里斯蒂安森特征(Christiansen Feature)、分子水等关键波段的定量反演能力, WIRIS在继承天问一号火星矿物光谱分析仪设计的基础上, 将高光谱成像谱段拓展至中长波红外(3.3～10 μm), 并通过同步温度测量, 有效降低了3 μm波段水/羟基特征反演中的热校正不确定性. 本文围绕WIRIS新拓展的中长波谱段定量化应用需求, 提出适应该波段的光谱、辐射与几何定标方法, 并结合实验数据分析了定标过程中的误差来源与不确定度. 研究结果可为WIRIS中长波红外数据的物理量反演及科学应用提供关键的技术支撑与方法基础.     

基于超连续激光吸收光谱的温度测量技术研究

随着激光吸收光谱技术在复杂工况应用和高精度测量需求方面的发展,超连续激光吸收光谱测量技术开始得到广泛关注。基于超连续激光吸收光谱的温度测量技术研究,发展了一种用于同步解算温度和浓度等参数的超连续光谱特征匹配法,并进行了仿真计算分析和试验验证。通过仿真计算得到的吸光度数据进行了300～2 600 K范围的温度解算,验证了该方法在温度准确测量方面的可行性。同时搭建测量系统,利用水分子在7 433～7 446 cm^-1范围内的光谱吸收进行了473～1 173 K共8个温度点的试验验证。通过基线修正参数、时频转换参数与待测参数的同步拟合,实现了基于超连续光谱特征匹配法的试验温度测量,温度测量的最大相对误差为-1.98%。试验结果证明了超连续光谱特征匹配法在温度测量方面的准确性。     

复杂背景红外成像系统作用距离估算方法

传统红外成像系统作用距离模型只有在背景单一不变的条件下有效,引入概率分布的思想对传统作用距离方程进行了改进,将方程中的作用距离和背景红外辐射亮度由变量更换为向量,向量维数由背景红外图像的灰度值分布确定.改进后的作用距离模型将应用条件拓展到任意背景,打破了传统模型对背景条件的局限.针对作用距离计算过程中复杂背景红外辐射亮度难以获取的问题,提出建立红外成像系统的亮度-灰度函数,通过背景的红外图像灰度信息计算其红外辐射亮度的方法.计算实例表明,该模型能够解决复杂背景下红外成像系统作用距离的估算问题.     

海天背景多光谱成像特性仿真

采用红外传感器观测海面,若观测天顶角较大,则视场中会同时出现海面与天空背景.通过计算传感器每一像素单元接收的辐射强度,可以得到海天背景多谱段光学图像.为了计算假定海况条件下海面随观测方向变化的反射辐射,基于几何光学原理修正了传统海面辐射特性模型.由于路径长度随传感器垂直视场变化,此时大气对辐射传输的影响十分显著.天光及水平路径辐射采用改进的大气辐射传输模型计算.该模型具有更高的光谱分辨率,适用于多谱段成像仿真.基于给出的海面辐射特性模型和大气辐射传输模型,分别仿真了不同时刻不同观测角下可见光、中波红外和长波红外的海天背景辐射图像.仿真结果符合物理原理,与实测图像的对比验证了新模型的可靠性.     

红外辐射特性校准技术研究进展

红外辐射特性测试在军民领域应用广泛,尤其是对于军用武器装备对抗红外探测打击意义重大.因此,针对提高红外辐射特性测试精度的校准技术成为研究重点.本文从标准黑体辐射源、校准方法和辐射计定标技术三个方面,简述国内外的研究进展.对研究涉及得到计量校准方法和成果进行论述比较,为相关人员提供技术参考,并提出今后的研究方向.     

红外偏振成像进展

作为一种新型光电探测技术,红外偏振成像探测在军事和民用领域展现出的广阔应用前景,受到国内外众多学者和有关部门的高度关注。本文对近几年红外偏振探测理论、红外偏振成像系统、探测系统的应用等方面进行了总结,通过模拟不同材料的红外偏振辐射特性和实际图像分析,对红外偏振成像探测技术的发展动向、存在的问题和解决这些问题的思路给出了系统的综述。分析了当前红外偏振成像技术存在的优缺点,结合生物多波段偏振视觉的研究进展,提出了仿生偏振视觉的概念。通过分析目标辐射偏振特性,给出了影响偏振成像质量的因素,并用实际拍摄图像分析了红外偏振成像的适用领域。     

基于交会对接CCD光学成像敏感器的双目测量算法

在空间交会对接近距离逼近阶段,CCD光学成像敏感器作为相对导航信息获取的主要测量敏感器,其测量性能直接关系到空间交会对接能否成功.针对适用于空间交会对接过程中CCD光学成像敏感器的双目测量算法展开研究,推导了基于主像机坐标系的双目测量算法计算公式,并重点对其抗干扰能力进行研究,最后对该双目测量算法进行了仿真分析并给出了仿真结果.     

基于月球的吉林一号卫星在轨辐射定标研究

为了使吉林一号卫星遥感数据得到更好的应用;利用月球为辐射源对吉林一号光谱卫星进行了在轨绝对辐射定标研究;以对实验室定标系数进行改进。考虑到定标系数具有时效性;将观测数据按时间分组后定标;利用ROLO模型计算卫星观测时刻月球辐照度;构建ROLO模型值与卫星观测值之间的关系并进行最小二乘拟合;从而获得19个谱段的两组定标系数。最后;将定标结果与吉林一号场地定标、高分四号卫星和SeaWiFS月球观测数据进行对比验证。结果表明:对月定标结果稳定;两组定标系数线性拟合的不确定度分别为1.72%和1.24%;在光谱形状上;利用月球定标后月球光谱曲线平滑;光谱形状与月球辐射特性一致;与场地定标相比;各波段相对大小在定性上得到极大改善;在绝对辐射值上;定标结果与高分四号卫星月球辐照度平均相对误差为8.1%;与SeaWiFS两个波段的平均误差为0.90%和7.42%。本研究说明月球定标是卫星在轨辐射定标及真实性检验的有效途径。     

物体表面形状对热象仪测温的影响

本文报道利用红外热象仪 AGA780系统测量金属铝、铜和非金属石膏的平板及圆柱表面温度的准确度实验研究的结果。给出了表面形状不影响温度测量的“自由极角”范围,并且对影响测量准确性的其他因素也进行了讨论。     

三波长辐射温度计

采用辐射法测量物体表面真实温度的最大困难是被测材料表面的发射率难测。三波长辐射温度计能消除发射率对测温的影响,尤其是对抛光表面的测温。本文基于推导多波长辐射温度计的理论,推出了一种三波长辐射测温法的新关系式,并建立了三波长辐射温度计的数学模型。     

无人机红外辐射特性测量方法

无人机飞行时红外辐射特性测量受多方面因素影响,测量精度低,不能满足试验要求。采用室内标定、室外成像进行红外辐射特性反演,利用FasCode软件对大气传输进行估算,对测量结果进行修正,获得无人机红外辐射特性,测量结果与实际情况一致,测量方法有效。     

卫星红外辐射场理论模拟

在红外辐射场理论建模通用框架研究成果的基础上,对卫星的几何构型进行建模;通过背景辐射的非均匀化考虑,根据相应的物理模型对卫星温度场和红外辐射场进行了模拟计算,得到了卫星外表温度场和红外辐射场分布。     

无人机红外辐射特性测量方法

无人机飞行时红外辐射特性测量受多方面因素影响,测量精度低,不能满足试验要求。采用室内标定、室外成像进行红外辐射特性反演,利用Fas Code软件对大气传输进行估算,对测量结果进行修正,获得无人机红外辐射特性,测量结果与实际情况一致,测量方法有效。     

相控阵天线快速校准方法

相控阵天线的快速测量和校准一直是相控阵天线研究的热门问题。传统校准方法的测量速度较慢,不能满足大量工程需求的测量校准要求。针对实际工程应用需求,在对幅相求解算法研究的基础上,提出了一种基于幅度测量的快速校准方法--四相幅度校准法（FPC）。经理论分析,该方法的校准时间仅相当于采用6位数字移相器的旋转矢量法所花费校准时间的1/16。对四相幅度校准法、采用4位数字移相器的旋转矢量法和采用6位数字移相器的旋转矢量法的校准速度和校准精度做了对比试验,试验结果验证了四相幅度校准法的正确性和高效性。      

一种提高动态温度测量精度的方法

在信号分析的基础上,提出了在频域内对传感器测量值进行动态修正,改善传感器的动态特性,提高动态温度测量精度的方法。用于热敏电阻测温时,能显著改善动态特性和测温精度,其响应速度可提高6～7倍。     

高准确度惯性测量装置全温测试系统的校准

阐述了高准确度捷联惯性测量装置全温测试系统的校准测试方法。通过对软硬件进行校准测试,验证了该系统可以完成不同种类的惯性测量装置误差建模和综合测试。     

一种基于温度参数的热层密度修正方法

热层大气的阻力效应是影响低轨航天器大量空间操作的重要因素, 尤其是经验密度模式, 其固有的至少15%的内符合误差已严重制约航天器轨道计算精度的提高. 针对广泛应用的经验密度模式, 选择物理背景简明、关联参数较少的JACCHIA71模式, 以地磁平静条件下的全球散逸层顶温度最小值T_c及125 km高度拐点温度T_x为对象, 建立密度相对于上述温度参数的条件方程, 推导密度相对于温度参数的解析偏导数, 并给出其最小二乘解. 同时, 利用CHAMP卫星数据对模式进行修正, 模式平均误差从40%降低至3%左右. 通过TG01飞行器的轨道预报比较, 修正前后轨道预报位置精度从2 km提升至1 km左右. 经过CHAMP卫星和TG01飞行器的实测数据检验, 验证了修正算法的正确性和有效性.