程知
- 作品数：10 被引量：45H指数：5
- 供职机构：中国科学技术大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：理学机械工程天文地球电子电信更多>>
- Hufnagel-Valley湍流强度廓线的高精度实时反演方法被引量：6
- 2013年
- 分析了Hufnagel-Valley大气湍流模型参数反演的必要性,根据实时测量的大气相干长度和等晕角,反演该模型中的两个可调参数,并提出了改进的反演计算公式。数值仿真结果表明,改进公式弥补了原有公式在近地面湍流较弱时,不能有效反演高空风速参数的不足;适合于反演不同的湍流条件,提高了湍流强度廓线的反演精度:以两种典型的风速模型为例,改进公式反演的参数,相对误差均在0.5%以内;同时改进公式也减弱了相干长度和等晕角测量误差对反演的影响。
- 程知侯再红靖旭李菲陆茜茜于龙昆
- 关键词：反演
- 基于差分光柱激光雷达的大气湍流强度廓线探测方法研究
- 折射率结构常数是表征大气湍流强度的重要物理量，其随高度的分布，即大气湍流廓线，是自适应光学系统的设计、优化和校正性能中的关键要素，对于自由空间光通信的传输过程也非常重要。本文主要研究差分光柱像运动激光雷达的反演方法、降噪...
- 程知
- 关键词：大气湍流激光雷达正则化
- 文献传递
- DCIM激光雷达测量湍流廓线反演算法及数值仿真研究被引量：2
- 2014年
- 提出了一种基于广义Hufnagel-Valley模型的差分光柱像运动(ICIM)激光雷达测量湍流廓线的反演算法,推导了数据平滑处理函数,通过对HV 5/7模型廓线数值仿真得出:真值反演时,反演廓线与理论模型廓线最大相差约0.004个量级,反演廓线计算的ro、整层θ与理论值的相对误差绝对值均在0.5%以下;有10%随机误差时,20 km以下反演廓线与理论模型廓线最大相差约0.5个量级,20 km以上误差增大,反演廓线计算的ro和整层θ与理论值的相对误差绝对值约在10%和5%以下,满足实际激光大气传输应用;数据平滑处理函数不会影响反演廓线随高度的变化特性。最后仿真验证了反演算法的普适性,可用于DCIM激光雷达测量不同地区的湍流廓线。
- 黄克涛吴毅侯再红靖旭程知崔利果
- 关键词：大气光学反演算法激光雷达数值仿真
- 双孔差分闪烁法测量大气湍流的理论与实验研究
- 2016年
- 根据cross-path理论,推导出弱起伏条件下差分孔径光强起伏结构函数的精确表达式,以此为依据,从理论上提出测量大气湍流强度的双孔差分闪烁法.在Kolmogorov湍流谱条件下,分析了信标光直径和信标光高度对该方法中路径权重函数的影响.在近地面开展了2 km路径的水平光单程传输实验,将双孔差分闪烁法和单孔闪烁法的测量结果进行了对比.实验结果表明:在不同的天气条件和大气湍流状况下,两种方法测量的折射率结构常数具有高度的一致性;通过对折射率结构常数积分得到的球面波大气相干长度进行相关性分析,发现两者的线性相关系数达0.96;由此验证了双孔差分闪烁法的可行性和有效性.该方法能够分离出主动信标双程传输的后向闪烁信息,为主动信标准确探测大气湍流提供了一种新方法.
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- 关键词：大气湍流结构函数
- 南海海边整层大气相干长度的测量与分析被引量：7
- 2012年
- 大气相干长度是描述光波大气传输中湍流效应的重要参量,具有区域变化特性。海边大气相干长度的测量结果很少有报道,利用差分像运动法大气相干长度仪观测了茂名博贺海边的整层大气相干长度,获得了海边大气相干长度的全天数据。数据分析表明,海边整层大气相干长度日变化明显,夜晚起伏无规则,上半夜平均天文视宁度好于下半夜,白天最差;与陆地数据比较得知,海边整层大气相干长度日变化不如陆地上的剧烈,海边日变化成近"V"型,陆地上的为近"U"型;通过分析比较,提出了一些启发性的见解。
- 于龙昆吴毅侯再红靖旭何枫秦来安程知
- 关键词：光学湍流日变化
- 成像激光雷达测量大气能见度实验研究被引量：2
- 2017年
- 针对传统的后向散射激光雷达系统结构复杂和需要几何因子矫正的情况,研制了一套可以全天候测量的成像激光雷达用以克服这些缺陷。采用基于求解消光系数分布的方法反演能见度,提出一种Klett后向积分法与遗传算法相结合的改进的迭代算法,同时用传统的斜率法和权重拟合法求得能见度。选取比较有代表性的四种天气,多云、阴天、晴天和雨天的数据进行处理,得到这四种天气情况下的能见度。将这四组能见度数据与能见度仪器Belfort 6230A在这四天同时测得的能见度数据进行对比,结果表明,在不同的天气情况下,两种仪器测得的数据趋势相同,相关系数均在0.67以上,具有较强的相关性。可以得出结论:研制的成像激光雷达系统可用于探测大气的能见度。
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- 关键词：成像激光雷达消光系数大气能见度遗传算法
- 趋势项调制的小波-经验模态分解联合方法用于大气相干长度廓线去噪被引量：7
- 2017年
- 差分光柱像运动激光雷达的信号噪声直接影响大气湍流强度廓线的反演精度,采用一种有效的去噪方法能够提升雷达探测性能。为了减弱小波-经验模态分解(EMD)联合降噪方法对小波的依赖性,提出先利用信号的趋势项对小波降噪后的信号进行自适应调制,再利用调制后的信号进行EMD去噪,即小波-趋势项-EMD方法,趋势项的提取仍采用EMD方法。为了保证调制的有效性,提出适用于大气相干长度(r0)廓线的调制判定准则,并采用去趋势波动分析方法自适应识别EMD降噪的阈值。为了论证所提方法的有效性,将该方法与小波、EMD、集合经验模态分解(EEMD)、小波-EMD 4种去噪方法进行对比。数值仿真和实验结果表明,在不同噪声强度下,5种方法均可提高r0廓线的信噪比和反演精度。两种联合方法优于单独方法,小波法优于EMD和EEMD方法,小波-趋势项-EMD方法进一步提高了小波-EMD方法的去噪能力,为小波-EMD联合去噪方法的改进提供了新思路。
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- 关键词：大气光学激光雷达去噪
- 整层大气连续透过率的测量与标定方法被引量：5
- 2017年
- 为了获得连续精细的整层大气光谱透过率,将光栅光谱仪与高精度二维跟踪机架相结合,研制了能够进行连续波段测量的太阳辐射计。通过小波变换对光谱进行去噪与基线校正,减小了仪器结构设计的复杂度。鉴于Langley标定法与标准光源法各自的局限性,提出了一种将二者结合的混合标定法,将标定基准溯源至大气层外的太阳辐照度。将所提系统与POM-2辐射计进行了同时同地的对比实验,并且将实验结果与大气辐射传输软件MODTRAN的计算结果进行了对比,对比结果验证了仪器结构设计的可靠性与标定方法的准确性。
- 黄晟靖旭谭逢富何枫张巳龙程知侯再红
- 关键词：遥感大气透过率小波变换
- 基于集合经验模态分解和奇异值分解的激光雷达信号去噪被引量：8
- 2017年
- 为了提高差分光柱像运动激光雷达(DCIM雷达)探测信噪比,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和奇异值分解(SVD)的混合降噪法.由EEMD获得含噪信号多层模态分量,根据各模态分量之间互相关系数的差分量确定主要噪声并予以滤除,利用奇异值分解识别模态分量中的残余噪声并提取有用信号.利用混合降噪法EEMD-SVD和EEMD方法分别对模拟仿真信号和实测激光雷达信号进行降噪处理.结果表明,当模拟噪声标准差在0.05~0.2之间时,相比与未降噪直接反演的湍流廓线,EEMD-SVD方法降噪后反演的湍流廓线信噪比提高了2.718 7dB^6.921 5dB,相应的EEMD方法提高了1.446 1dB^3.366 1dB;两个不同时段DCIM雷达降噪前后反演廓线与探空廓线的对比发现,EEMD-SVD和EEMD两种方法降噪后反演廓线较之于未降噪的反演廓线,信噪比最大提高了2.526 5dB和2.155 6dB.EEMD-SVD的降噪效果优于EEMD,能够更有效地识别和滤除噪声,较大地提高了原始信号的信噪比,获得更准确的大气湍流廓线反演结果.
- 程知程知靖旭张巳龙侯再红
- 关键词：大气湍流去噪奇异值分解激光雷达
- 改进的差分光柱像运动激光雷达的湍流廓线反演方法被引量：6
- 2016年
- 阐述了差分光柱像运动激光雷达探测大气湍流廓线的基本原理,针对雷达现有Levenberg-Marquardt反演算法对高空湍流反演误差大的问题,提出了带不等式路径约束的反演新模型,并采用惩罚函数法处理该模型,通过增加高空湍流信息量,避免了非物理意义的反演解;同时为了减弱现有算法对初值和先验知识的依赖,进一步提出了基于遗传算法的初值寻优策略,能够将现有算法的初值定位在全局空间内。利用改进算法和现有算法数值仿真了典型的大气湍流廓线,并对合肥地区实测激光雷达数据进行了分析。结果表明,改进算法增强了迭代过程的全局搜索能力,对测量误差有较强的稳健性,能够有效提高反演精度和高空湍流的准确性,同时也加快了收敛速度。
- 程知何枫靖旭谭逢富侯再红
- 关键词：大气光学激光雷达反演LEVENBERG-MARQUARDT算法
