大氣層與人類的生存環(huán)境息息相關，風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速和溫度。算法研究是FPI反演大氣風速和溫度的理論基礎，影響儀器的實施和精度提高。論文選擇基于FPI反演大氣風速和溫度的算法為研究課題，分析已有經典算法的特點，提出一種矩陣簡化算法，希望能夠對FPI的應用和指標提高起到借鑒作用。論文研究如下：首先,論文闡述FPI及風場和溫度場探測的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀，分析基于FPI反演大氣風速和溫度算法的未來趨勢和該領域的關鍵性問題；隨后描述基于FPI反演大氣風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)響應表達式。然后，論文闡述影響FPI反演精度的缺陷展寬函數(shù)。從實際應用角度出發(fā)，介紹FPI反演大氣風速和溫度的經典算法，對這些算法的理論模型、反演原理、反演參數(shù)進行對比，總結出算法的優(yōu)缺點；最后，在傳統(tǒng)FPI反演大氣風速和溫度的經典理論的基礎上，提出一種矩陣簡化算法... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院西安光學精密機械研究所)陜西省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

HRDI光學結構示意圖

3圖 1.2 TIDI 光學結構示意圖2001 年 12 月，美國在 DE-FPI 和 URAS-HRD 的的基礎上，進一步研在 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，它的光學結構圖如圖 1.1 所示，它能夠實現(xiàn)風場的以及風速、溫度和大氣部分成分的同時測量。該儀器有兩個創(chuàng)新點：第前端望遠鏡系統(tǒng)、準直鏡以及定標激光器用光纖連接，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)域內存在復雜的光學耦合過程，這與人類航天、軍事和生活環(huán)境密切相關。(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】：
期刊論文
[1]基于法布里-珀羅干涉儀反演大氣風速和溫度的簡化算法[J]. 王宏,劉學斌,馮玉濤,白清蘭.  光學學報. 2013(11)
[2]不需要校準激光的法-帕儀中高層大氣溫度反演方法和觀測數(shù)據初步分析[J]. 趙江南,艾勇,王敬芳.  物理學報. 2012(12)
[3]基于法布里-珀羅干涉儀的大氣風場及溫度場探測理論研究及仿真[J]. 汪麗,周毅,華燈鑫,王萌.  光學學報. 2011(10)
[4]高層大氣被動探測技術[J]. 張淳民,朱化春,王鼎益,趙葆常,代海山,張霖.  光學學報. 2011(09)
[5]我國光學干涉儀對中高層大氣風場的首次觀測[J]. 袁韡,徐寄遙,馬瑞平,吳謙,姜國英,高紅,劉曉,陳孫征.  科學通報. 2010(35)
[6]中高層大氣風場星載FPI干涉條紋的處理[J]. 韓威華,王詠梅,呂建工,杜述松.  科學技術與工程. 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.  光學技術. 2009(04)
[8]模擬大氣風場及其數(shù)據處理技術的研究[J]. 李浩,張燕革.  應用光學. 2009(02)
[9]中高層大氣風場和溫度場星載探測技術研究進展[J]. 王詠梅,付利平,杜述松,王英鑒.  空間科學學報. 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.  應用光學. 2008(06)

博士論文
[1]干涉法大氣風場探測技術研究[D]. 汪麗.中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所） 2007

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



本文編號：3576068