本書聚焦地球上空80-300km的高層大氣風(fēng)場的被動探測模式，凝練了國內(nèi)外被動遙感探測高層大氣中所涉及的相關(guān)科技前沿問題，針對具有光學(xué)成像、干涉、光電效應(yīng)、探測器、大氣發(fā)光和傳輸、儀器正演和數(shù)據(jù)反演等方面展開深入淺出地描述。全書的上篇“衛(wèi)星遙感被動探測高層大氣風(fēng)場”共6章，闡述了星載儀器探測高層大氣風(fēng)速、溫度的探測原理和探測方法，對儀器的正演和數(shù)據(jù)的反演、定標(biāo)、坐標(biāo)變換等內(nèi)容進(jìn)行了較為詳細(xì)地描述。介紹了WINDII(WindImagingInterferometer)、HRDI(HighResolutionDopplerImager)、WAMI(WavesMichelsonInterferometer)、DASH(DopplerAsymmetricSpatialHeterodyneSpectroscopy)等儀器探測地球上空80-300km的大氣風(fēng)速和溫度等物理量的原理和方法。本書的下篇“地基遙感被動探測高層大氣風(fēng)場”共6章，聚焦高層大氣風(fēng)場探測中的探測器和干涉儀兩個(gè)最重要問題，圍繞課題組研制的9款樣機(jī)展開。介紹了基于透射式液晶的“強(qiáng)光局部選通”照相機(jī)和攝像機(jī)、基于磁鏡的“痕量電子約束器”、GBAII(Groundbasedairglowimaginginterferometer)、GBAII-LCoS、GBAII-DASH、GBAVTII(Groundbasedairglow&VERimaginginterferometer)”等對西安上空90-100km的大氣風(fēng)速、溫度、粒子柱濃度、體發(fā)射率、重力波等參數(shù)成功探測。下篇各章內(nèi)容實(shí)踐著上篇的相關(guān)理論，相互呼應(yīng)，并與衛(wèi)星數(shù)據(jù)相互比較驗(yàn)證。
更多科學(xué)出版社服務(wù)，請掃碼獲取。
1984/9–1988/6，陜西師范大學(xué)，物理學(xué)本科
1988/9–1991/6，陜西師范大學(xué)，物理教育碩士
2002/09–2006/12，西安交通大學(xué)，凝聚態(tài)物理 理學(xué)博士1991/07-1994/07，西安理工大學(xué)，理學(xué)院應(yīng)用物理系，助教
1994/05-2000/11, 西安理工大學(xué)，理學(xué)院應(yīng)用物理系，講師
2000/11-2007/11, 西安理工大學(xué)，理學(xué)院應(yīng)用物理系，副教授
2007/11-至今，西安理工大學(xué)，理學(xué)院應(yīng)用物理系，教授
目錄
序
前言
上篇 衛(wèi)星遙感被動探測高層大氣風(fēng)場
第1章 被動遙感探測高層大氣風(fēng)場的進(jìn)展 3
1.1 被動遙感探測高層大氣的儀器選介 5
1.2 成像干涉技術(shù) 9
參考文獻(xiàn) 11
第2章 廣角邁克爾孫干涉儀探測高層大氣風(fēng)場 14
2.1 WINDII“四強(qiáng)度測風(fēng)法”探測高層大氣風(fēng)速和溫度 14
2.2 WINDII的主要技術(shù)特征 17
2.2.1 WINDII概況 17
2.2.2 WINDII的成像光學(xué)系統(tǒng) 19
2.2.3 WINDII的廣角MI 19
2.2.4 WINDII兩視場的延時(shí)觀測 20
2.2.5 WINDII的光學(xué)濾光 21
2.2.6 WINDII的靈敏度 22
2.3 WINDII的定標(biāo) 23
2.4 遙感探測大氣風(fēng)場的探測器 25
2.5 WAMI的鍍膜靜態(tài)測風(fēng)模式 26
2.6 PAMI的改變偏振態(tài)測風(fēng)模式 28
2.7 DASH的測風(fēng)模式 30
參考文獻(xiàn) 32
第3章 HRDI和TIDI探測高層大氣風(fēng)場 34
3.1 FPI干涉儀探測高層大氣風(fēng)場的基本原理 34
3.2 HRDI探測高層大氣風(fēng)場模式 36
3.2.1 HRDI概述 36
3.2.2 HRDI光學(xué)系統(tǒng) 37
3.2.3 HDRI的3個(gè)FPI標(biāo)準(zhǔn)具組合測風(fēng) 37
3.2.4 HRDI的像平面探測器 41
3.2.5 WINDII與HRDI探測大氣風(fēng)場的比較 42
3.3 TIDI探測高層大氣風(fēng)場模式 43
3.3.1 TIDI概述 43
3.3.2 TIDI的儀器特點(diǎn) 44
3.3.3 TIDI的觀測 45
參考文獻(xiàn) 47
第4章 高層大氣波動特征 49
4.1 MLT區(qū)域的重要性 49
4.2 大氣波動 49
4.3 大氣行星波 50
4.4 大氣潮汐 52
4.4.1 大氣潮汐的主要特征 52
4.4.2 大氣的太陽遷移潮和非遷移潮 53
4.5 大氣重力波 54
4.6 臭氧層空洞及平流層的爆發(fā)性增溫 56
4.6.1 臭氧層破壞的主要原因 56
4.6.2 平流層的爆發(fā)性增溫事件 57
參考文獻(xiàn) 58
第5章 地球高層大氣的氣輝輻射 61
5.1 大氣氣輝輻射的基本特征 61
5.1.1 氣輝與極光 61
5.1.2 地球氣輝輻射特征 62
5.2 氣輝的光化學(xué)反應(yīng) 63
5.2.1 O(1S)557.7nm和O(1D)630.0nm氣輝 63
5.2.2 O(1S)557.7nm氣輝的體發(fā)射率 64
5.2.3 O2(0-1)867.7nm氣輝的體發(fā)射率 65
5.2.4 *第一負(fù)帶427.8nm、470.9nm和N2第一正帶670nm氣輝 66
5.2.5 OH(8-3)帶732.0nm/734.0nm氣輝 68
5.2.6 O+(2P)732.0nm/733.0nm和O2762.0nm 氣輝 68
參考文獻(xiàn) 71
第6章 儀器的正演模型 72
6.1 正演模型的基本概念 72
6.2 WINDII的正演 73
6.2.1 邁克爾孫方程的一般形式 73
6.2.2 WINDII的邁克爾孫方程 75
6.3 正演模型的誤差 77
參考文獻(xiàn) 78
第7章 WINDII的洋蔥剝皮反演算法 79
7.1 大氣信號(表觀量)的反演 79
7.2 體發(fā)射率、譜線調(diào)制度和多普勒相位的反演 80
7.2.1 在一定約束條件下χ 2 函數(shù)的極小化 81
7.2.2 洋蔥剝皮反演算法 83
7.3 多普勒溫度和風(fēng)場的反演 84
參考文獻(xiàn) 87
下篇 地基遙感被動探測高層大氣風(fēng)場
第8章 強(qiáng)光局部選通成像儀和微光增強(qiáng)成像探測器 91
8.1 基于透射式液晶的強(qiáng)光局部選通成像探測器 91
8.1.1 氣輝亮度與照度的關(guān)系 91
8.1.2 強(qiáng)光局部選通成像器 93
8.2 基于透射式液晶的眼控防眩光成像儀 99
8.3 基于透射式液晶的強(qiáng)光局部選通智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) 101
8.4 基于透射式液晶和像增強(qiáng)器選通模擬探測氣輝和極光 102
8.5 基于磁鏡的痕量電子約束器 103
8.5.1 磁鏡約束電子的基本原理 103
8.5.2 基于磁鏡陣列的像增強(qiáng)器 104
8.5.3 基于磁鏡陣列的痕量電子約束器 110
參考文獻(xiàn) 111
第9章 GBAII探測地球高層大氣風(fēng)場 113
9.1 GBAII的光學(xué)結(jié)構(gòu) 113
9.1.1 GBAII的光學(xué)結(jié)構(gòu) 113
9.1.2 GBAII使用大空氣隙廣角MI 115
9.2 GBAII的測溫測風(fēng)原理 122
9.2.1 轉(zhuǎn)動譜線測溫法 122
9.2.2 四強(qiáng)度測風(fēng)法 123
9.3 GBAII的光通量研究 123
9.3.1 GBAII & GBAVTII的光學(xué)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 124
9.3.2 GBAII & GBAVTII的光通量 126
9.3.3 兩臺地基儀器的光通量比較 129
9.4 GBAII的調(diào)制傳遞函數(shù) 133
9.4.1 計(jì)算MTF 133
9.4.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果 134
9.5 GBAII的正演和反演 136
9.5.1 GBAII的正演模型 136
9.5.2 GBAII的正演模型方程 140
9.5.3 GBAII的大氣風(fēng)溫反演 142
9.6 GBAII的定標(biāo) 146
9.6.1 GBAII關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)驗(yàn)室定標(biāo) 146
9.6.2 濾光片的參數(shù)定標(biāo) 147
9.6.3 CCD上干涉條紋中心的定標(biāo) 147
9.6.4 CCD暗噪聲的定標(biāo) 148
9.6.5 CCD平場的定標(biāo) 148
9.6.6 光學(xué)系統(tǒng)衰減系數(shù)的平場定標(biāo) 149
9.6.7 相位步進(jìn)步長的定標(biāo) 151
9.6.8 光程差隨入射角變化量的定標(biāo) 152
9.6.9 響應(yīng)度的定標(biāo) 152
9.7 GBAII的觀測結(jié)果 153
9.7.1 觀測模式 153
9.7.2 GBAII觀測高層大氣風(fēng)速和溫度 154
9.7.3 GBAII觀測高層O2(0-1)大氣柱濃度 157
9.8 GBAII探測高層大氣風(fēng)場的精度 159
9.8.1 影響GBAII測風(fēng)精度的因素 159
9.8.2 GBAII各器件對測風(fēng)精度的影響 162
9.8.3 溫控系統(tǒng)對測風(fēng)精度的影響 165
9.8.4 更新GBAII部分元件后的室外實(shí)驗(yàn)結(jié)果 167
參考文獻(xiàn) 170
第10章 GBAII-LCoS靜態(tài)測風(fēng)的理論與實(shí)驗(yàn) 173
10.1 LCoS 的純相位調(diào)制規(guī)律 173
10.1.1 LCoS簡介 173
10.1.2 LCoS的相位調(diào)制原理 174
10.1.3 LCoS的空間調(diào)制模式和時(shí)間調(diào)制模式 175
10.1.4 LCoS反射率的調(diào)制目標(biāo) 175
10.2 廣角MI-LCoS 177
10.2.1 廣角MI-LCoS 的光程差 177
10.2.2 廣角MI-LCoS的測試實(shí)驗(yàn) 178
10.2.3 GBAII-LCoS光學(xué)系統(tǒng) 181
10.3 GBAII-LCoS的全波段線性相位調(diào)制 182
10.3.1 尋找LCoS的線性相位區(qū)間 182
10.3.2 LCoS線性區(qū)間的相位步進(jìn)調(diào)制實(shí)驗(yàn) 184
10.3.3 GBAII-LCoS全波段2*相位的線性調(diào)制 188
10.4 GBAII-LCoS的靜態(tài)“四強(qiáng)度測風(fēng)法”測風(fēng) 190
10.5 Doppler頻移器模擬室內(nèi)測風(fēng) 192
參考文獻(xiàn) 195
第11章 GBAII-DASH探測高層大氣風(fēng)場 197
11.1 閃耀光柵的物理特征 197
11.2 DASH測風(fēng)的三種方法比較 200
11.2.1 DASH測風(fēng)關(guān)鍵是提取干涉條紋位相差 200
11.2.2 傅里葉級數(shù)法測風(fēng) 203
11.2.3 傅里葉變換法測風(fēng) 203
11.2.4 “四強(qiáng)度測風(fēng)法”測風(fēng) 204
11.3 GBAII-DASH的正演模擬 207
11.3.1 正演方程 207
11.3.2 傅里葉級數(shù)法測風(fēng)的正演結(jié)果 208
11.3.3 傅里葉變換法測風(fēng)的正演結(jié)果 209
11.3.4 “四強(qiáng)度測風(fēng)法”測風(fēng)的正演結(jié)果 210
11.3.5 三種測風(fēng)方法正演誤差 211
11.4 GBAII-DASH光程差對測風(fēng)精度的影響 213
11.4.1 小角入射光程差對測風(fēng)精度的影響 213
11.4.2 光柵擺放偏差光程差對測風(fēng)精度的影響 215
11.4.3 氣輝波長偏差光程差對測風(fēng)精度的影響 215
11.5 GBAII-DASH的反演、仿真及實(shí)驗(yàn) 216
11.5.1 GBAII-DASH的反演研究 216
11.5.2 室外實(shí)驗(yàn)測風(fēng)結(jié)果 217
11.6 星載TIDI/地基GBAII-DASH探測西安上空高層大氣風(fēng)場比較 218
參考文獻(xiàn) 219
第12章 GBAII & GBAVTII探測高層大氣溫度粒子柱濃度、
IER 和重力波等參量 221
12.1 GBAVTII探測高層大氣溫度 221
12.1.1 GBAVTII的光路設(shè)計(jì) 221
12.1.2 GBAVTII探測的氣輝譜線 222
12.1.3 雙原子分子氣輝“轉(zhuǎn)動譜線測溫法”的原理 222
12.1.4 GBAVTII的正演 223
12.1.5 GBAVTII的數(shù)據(jù)反演 226
12.2 GBAII & GBAVTII探測高層大氣氣輝的IER 239
12.2.1 離散的氣輝體發(fā)射率 239
12.2.2 IER表達(dá)式 242
12.2.3 GBAII & GBAVTII觀測氣輝的IER 243
12.3 GBAVTII探測高層大氣柱濃度及其擾動特征 245
12.3.1 GBAVTII探測O2(0-1)夜氣輝的柱濃度 245
12.3.2 O2(0-1)夜氣輝濃度擾動引起的波動特征 247
參考文獻(xiàn) 250
第13章 展望 252
后記 254
彩圖
書單推薦
