地基氣輝成像干涉儀探測高層大氣風場的儀器正演及數(shù)據(jù)反演研究.pdf

1、基于課題組研制的地基氣輝成像干涉儀GBAII(Ground-based Airglow ImagingInterferometer)，本文研究了GBAII的儀器正演及數(shù)據(jù)反演。
　　GBAII的儀器正演模型，需要分別對大氣傳輸模型、濾波函數(shù)模型、大空氣隙Michelson成像干涉儀模型和CCD模型研究，并將多方面因素綜合后，最終推導獲得正演方程，得到成像干涉圖。正演過程利用MATLAB軟件編程進行模擬，借助“四強度”測風的方法進行

2、四步進相位調節(jié)，得到步進相位分別為ψ=0、π/2、π、3π/2的4幅干涉圖。從正演模擬圖像可見，取4×4個像素組成一個像素聯(lián)合時，得到大氣信號強度的電子計數(shù)率為0.66s-1，積分時間取120秒時的電子計數(shù)為79個，大于我們所使用的CCD的9個電子計數(shù)噪聲，干涉圖的結構和電子計數(shù)結果證明了該地基氣輝成像干涉儀能夠滿足探測地球上空94km大氣風速和溫度的需求。給出了正演圖像信噪比的分析，取4×4個像素組成一個像素聯(lián)合時，最大信噪比為250

3、，能夠滿足探測要求。進一步利用MATLAB，開發(fā)出一個用于正演模擬的軟件Forward V1.0，使正演程序有了良好的可移植性和更加便捷的可操作性。
　　研究GBAII的數(shù)據(jù)反演是為了大氣風場最終探測的目標——大氣風速和溫度。應用最小二乘擬合的方法對實驗得到的干涉圓環(huán)的圓心進行了定標，確定了干涉條紋的圓心坐標，這為風場反演起到了重要的作用。通過研究反演理論，結合轉動譜線測溫的方法及正演模型，最終反演出了2011年11月8日凌晨4點