地基氣輝成像干涉儀探測(cè)高層大氣風(fēng)場(chǎng)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(duì)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(dǎo)獲得正演方程，得到成像干涉圖。正演過(guò)程利用MATLAB軟件編程進(jìn)行模擬，借助“四強(qiáng)度”測(cè)風(fēng)的方法進(jìn)行

2、四步進(jìn)相位調(diào)節(jié)，得到步進(jìn)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(jiàn)，取4×4個(gè)像素組成一個(gè)像素聯(lián)合時(shí)，得到大氣信號(hào)強(qiáng)度的電子計(jì)數(shù)率為0.66s-1，積分時(shí)間取120秒時(shí)的電子計(jì)數(shù)為79個(gè)，大于我們所使用的CCD的9個(gè)電子計(jì)數(shù)噪聲，干涉圖的結(jié)構(gòu)和電子計(jì)數(shù)結(jié)果證明了該地基氣輝成像干涉儀能夠滿(mǎn)足探測(cè)地球上空94km大氣風(fēng)速和溫度的需求。給出了正演圖像信噪比的分析，取4×4個(gè)像素組成一個(gè)像素聯(lián)合時(shí)，最大信噪比為250

3、，能夠滿(mǎn)足探測(cè)要求。進(jìn)一步利用MATLAB，開(kāi)發(fā)出一個(gè)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(fēng)場(chǎng)最終探測(cè)的目標(biāo)——大氣風(fēng)速和溫度。應(yīng)用最小二乘擬合的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的干涉圓環(huán)的圓心進(jìn)行了定標(biāo)，確定了干涉條紋的圓心坐標(biāo)，這為風(fēng)場(chǎng)反演起到了重要的作用。通過(guò)研究反演理論，結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)譜線(xiàn)測(cè)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(diǎn)