Model of optical turbulence profile at Cerro Pachón

New measurements of optical turbulence profile at the Cerro Pachón observatory in Chile are analysed jointly with previously published data to model the variations of the intensity and thickness of the ground layer and free atmosphere under a variety of observing conditions. This work is motivated by the need to predict statistically the performance of ground-layer adaptice optics. We find that the ground-layer profile can be represented by a decaying exponent with a scale height of 20–40 m, increasing to 100 m under bad conditions. The zone from 6 to 500 m contributes typically about 61 per cent to the total integral, the latter causing a median seeing of 0.77 arcsec. Turbulence integrals in the ground layer and in free atmosphere vary independently of each other, in 50 per cent of cases they deviate by less than 1.8 times from their respective median values. The existence of periods with low turbulence in the free atmosphere and their importance for adaptive optics is stressed.     

Phasing segmented mirrors using defocused images at visible wavelengths

Plans for future optical telescopes of diameter more than 10 m are based on segmented mirrors, made up of hundreds or even thousands of segments. A challenge for these telescopes is the alignment in piston (cophasing) where phase differences between individual segments have to be reduced to a small fraction of the observing wavelength in order to avoid degradation of image quality.
Based on the phase discontinuity sensing method used at the Keck telescopes to measure small piston errors using infrared wavelengths, we develop a new method that allows fast high-precision measurements of large piston errors even at visible wavelengths.     

基于剖面声呐的海底微地貌观测研究*

海底地貌是海水覆盖下的固体地球表面形态的总称。海底地貌巨变往往与海底地质灾害息息相关,会对海底管线和海上平台等海洋工程设施造成危害,因而对海底地貌进行原位观测具有重要意义。本研究基于前人研究成果和团队常年自主研发仪器经验,研制出了剖面声呐海底微地貌原位观测系统,详细介绍了观测系统的组成、功能、工作原理和工作模式,并提出了观测数据的处理分析方法;然后,使用观测系统进行了标志物检验实验,通过将观测系统测量数据与其他设备测量数据相对比,验证了观测系统的可行性和数据准确性;最后,使用观测系统在舟山海域朱家尖滑坡区进行原位观测,进一步验证了观测系统的可行性。观测结果进一步表明剖面声呐观测系统可以用于海底微地貌的观测研究。     

场地韧性的概念及有关问题的讨论

在韧性城市和建筑抗震韧性等级评价中,需要对场地的韧性给出评价。场地韧性是一个新概念,场地韧性的概念和场地韧性等级评价在学术界还是空白。因此,对场地韧性的概念及有关问题开展讨论,对韧性城市和建筑抗震韧性评价具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在分析韧性和场地概念的基础上,讨论了场地的稳定性和抗干扰问题;基于HOLLING建立的适应性循环理论,论述了建立场地韧性概念的理论基础;首次提出了场地韧性概念并解释了其内涵;考虑韧性城市和建筑抗震韧性评价的需求,初步讨论了与场地韧性等级评价有关的问题,提出了建立场地韧性等级评价指标体系的初步设想;建议了场地韧性等级评价的数学方法,为实现场地韧性等级评价提供了途径和方法。本文研究成果对从事韧性城市和建筑抗震韧性研究的科技工作者有一定的参考价值。     

大定源瞬变电磁一维自适应正则化反演

自适应正则化反演对初始模型要求较低,直接对瞬变电磁响应数据进行反演。正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数自适应的得到,从而快速获得地下的地电结构。本文采用自适应正则化反演算法对大定源回线瞬变电磁一维层状模型进行反演,使用均匀半空间作为初始模型,首次采用模型对深度的二阶导数极小的模型约束,通过典型理论模型的反演计算,证明了TEM自适应正则化一维反演算法拟合效果好、精度高,由于不用反复搜索正则化因子,并且收敛速度快,体现了良好的稳定性和可靠性。     

面向室内WLAN定位的动态自适应模型

提出了一种面向无线局域网(wireless local area network,WLAN)位置指纹匹配定位的动态自适应模型,借助多个基站的实时数据为稳健室内定位提供更新的匹配数据库——radio map。基于基站与radio map采样点之间的空间关联性,将基站数据和radio map分别作为多层神经网络的输入和输出,动态更新radio map;利用多元数据异常探测技术检验基站数据捕获环境的时空变化;根据探测结果采用顾及室内布局的数值内插和再训练的方式更新模型,从而使其适应环境的时空变化。在室内动态环境中进行了多次验证试验。试验结果显示,在时变因素作用下,相比较传统方法,采用所提模型的定位方法的平均误差至少下降10%;在空间变化因素(以信标移动为例)作用下,其他方法平均定位误差大幅增加了至少165%,而采用所提模型方法的平均定位误差只增加了10%~20%,定位精度维持在3m左右(即原始精度)。结果证明采用了所提模型的定位系统能够自适应环境的时空变化而保持原有定位表现。不过,与传统位置指纹匹配定位方法相比,该模型带来了更多的计算负荷。     

复杂背景下的仿蝇视觉遥感异常检测

本文针对遥感影像复杂背景下,背景地物光谱特征与目标光谱特征之间存在较强相关性的问题,提出一种基于仿蝇视觉的复杂背景下遥感异常检测算法。首先构建并行多孔径背景模型,实现对复杂背景特征的自适应描述;然后基于异常目标的光谱特征相对异常性,采用相对马氏距离区分异常区域、不确定区域与无目标区域,消除背景与目标光谱相关性对检测结果干扰的同时,弥补了传统假设检验无法区分无目标和不确定问题的不足;最后融合多个背景模型的检测结果,实现异常目标检测。仿真实验将围绕多种背景地物并存复杂区域的异常检测验证本文算法的有效性。     

一种结合四元数与直方图的多光谱图像自适应边缘检测方法

针对图像自适应边缘检测的难点和传统多光谱遥感图像边缘检测方法的局限性,提出了一种结合四元数与直方图的自适应边缘检测方法。该方法在四元数空间,利用矢量旋转完成了多光谱图像的边缘检测,并通过直方图统计的方法获取自适应阈值,实现了边缘图像的检测。利用陆地多光谱遥感图像和水域多光谱遥感图像分别进行实验,验证了方法的有效性。     

信息分配系数的自适应滤波在GPS/DR组合导航中的应用

在组合导航中常采用联合滤波器进行多源传感器的信息融合,其中信息分配系数的取值直接影响着联合滤波器的性能。在详细分析子滤波器状态变量估计协方差阵特点的基础上,文中提出了采用两组信息分配系数的自适应联合滤波模型,并将设计的自适应联合滤波模型应用于车载GPS/DR组合导航中。仿真实验表明,导航的位置精度提高约为40%;速度精度提高约为10%。同时也提高了组合系统的容错性和可靠性。     

Improvement in the performance of solar adaptive optics

Adaptive optics （AO）, which provides diffraction limited imaging over a field-of-view （FOV）, is a powerful technique for solar observation. In the tomographic approach, each wavefront sensor （WFS） is looking at a single reference that acts as a guide star. This allows a 3D reconstruction of the distorted wavefront to be made. The correction is applied by one or more deformable mirrors （DMs）. This technique benefits from information about atmospheric turbulence at different layers, which can be used to reconstruct the wavefront extremely well. With the assistance of the MAOS software package, we consider the tomography errors and WFS aliasing errors, and focus on how the performance of a solar telescope （pointing toward zenith） is related to atmospheric anisoplanatism. We theoretically quantify the performance of the to- mographic solar AO system. The results indicate that the tomographic AO system can improve the average Strehl ratio of a solar telescope in a 10＂ - 80＂ diameter FOV by only employing one DM conjugated to the telescope pupil. Furthermore, we discuss the effects of DM conjugate altitude on the correction achievable by the AO system by selecting two atmospheric models that differ mainly in terms of atmospheric prop- erties at ground level, and present the optimum DM conjugate altitudes for different observation sites.