大氣層與人類的生存環(huán)境息息相關(guān)，風(fēng)速和溫度作為中高層大氣的基本參數(shù)，它們在大氣上下層之間的能量和動量傳輸中起著重要作用。法布里-珀羅干涉儀（FPI）是中高層大氣研究的重要工具，已得到廣泛應(yīng)用，它通過探測夜氣輝譜線的多普勒頻移和展寬信息來反演大氣風(fēng)速和溫度。算法研究是FPI反演大氣風(fēng)速和溫度的理論基礎(chǔ)，影響儀器的實施和精度提高。論文選擇基于FPI反演大氣風(fēng)速和溫度的算法為研究課題，分析已有經(jīng)典算法的特點，提出一種矩陣簡化算法，希望能夠?qū)PI的應(yīng)用和指標(biāo)提高起到借鑒作用。論文研究如下：首先,論文闡述FPI及風(fēng)場和溫度場探測的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀，分析基于FPI反演大氣風(fēng)速和溫度算法的未來趨勢和該領(lǐng)域的關(guān)鍵性問題；隨后描述基于FPI反演大氣風(fēng)速和溫度的基本原理，介紹探測源和FPI系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，研究理想情況下FPI對入射譜線的系統(tǒng)響應(yīng)表達(dá)式。然后，論文闡述影響FPI反演精度的缺陷展寬函數(shù)。從實際應(yīng)用角度出發(fā)，介紹FPI反演大氣風(fēng)速和溫度的經(jīng)典算法，對這些算法的理論模型、反演原理、反演參數(shù)進(jìn)行對比，總結(jié)出算法的優(yōu)缺點；最后，在傳統(tǒng)FPI反演大氣風(fēng)速和溫度的經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上，提出一種矩陣簡化算法... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)陜西省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

HRDI光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖

3圖 1.2 TIDI 光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖2001 年 12 月，美國在 DE-FPI 和 URAS-HRD 的的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研在 TIMED 衛(wèi)星上的新一代的高分辨率干涉光譜成像儀(TIDI) [10-12]，法布里-珀羅干涉儀，它的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖如圖 1.1 所示，它能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)場的以及風(fēng)速、溫度和大氣部分成分的同時測量。該儀器有兩個創(chuàng)新點：第前端望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、準(zhǔn)直鏡以及定標(biāo)激光器用光纖連接，這樣做的優(yōu)勢是

基于 Fabry-Perot 干涉儀反演大氣風(fēng)速和溫度的算法研究氣以上為高層大氣。中高層大氣比較稀薄卻占非常巨大的體積，在這個區(qū)域內(nèi)存在復(fù)雜的光學(xué)耦合過程，這與人類航天、軍事和生活環(huán)境密切相關(guān)。(1) 中層頂區(qū)是空間飛行器發(fā)射和回收的重要區(qū)域，其狀態(tài)對載人飛行器的回落點精度、主動加熱和宇航員的過載等都有重大影響。(2) 熱層大氣是空間站以及近地衛(wèi)星的主要工作場所，它的特性對飛行器的安全以及軌道壽命長短都有十分重要作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于法布里-珀羅干涉儀反演大氣風(fēng)速和溫度的簡化算法[J]. 王宏,劉學(xué)斌,馮玉濤,白清蘭.  光學(xué)學(xué)報. 2013(11)
[2]不需要校準(zhǔn)激光的法-帕儀中高層大氣溫度反演方法和觀測數(shù)據(jù)初步分析[J]. 趙江南,艾勇,王敬芳.  物理學(xué)報. 2012(12)
[3]基于法布里-珀羅干涉儀的大氣風(fēng)場及溫度場探測理論研究及仿真[J]. 汪麗,周毅,華燈鑫,王萌.  光學(xué)學(xué)報. 2011(10)
[4]高層大氣被動探測技術(shù)[J]. 張淳民,朱化春,王鼎益,趙葆常,代海山,張霖.  光學(xué)學(xué)報. 2011(09)
[5]我國光學(xué)干涉儀對中高層大氣風(fēng)場的首次觀測[J]. 袁韡,徐寄遙,馬瑞平,吳謙,姜國英,高紅,劉曉,陳孫征.  科學(xué)通報. 2010(35)
[6]中高層大氣風(fēng)場星載FPI干涉條紋的處理[J]. 韓威華,王詠梅,呂建工,杜述松.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2010(10)
[7]一種新的Fabry-Perot干涉條紋處理方法[J]. 鄂非,高秋艷,艾勇.  光學(xué)技術(shù). 2009(04)
[8]模擬大氣風(fēng)場及其數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究[J]. 李浩,張燕革.  應(yīng)用光學(xué). 2009(02)
[9]中高層大氣風(fēng)場和溫度場星載探測技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王詠梅,付利平,杜述松,王英鑒.  空間科學(xué)學(xué)報. 2009(01)
[10]法布里-珀羅氣輝干涉成像儀的大氣溫度測量原理[J]. 李浩,張燕革.  應(yīng)用光學(xué). 2008(06)

博士論文
[1]干涉法大氣風(fēng)場探測技術(shù)研究[D]. 汪麗.中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所） 2007

碩士論文
[1]Fabry-Perot測風(fēng)干涉儀數(shù)據(jù)處理[D]. 韓威華.中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心） 2010
[2]數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在二值圖象處理與分析中的研究及應(yīng)用[D]. 劉立波.西北大學(xué) 2002



本文編號：3576068