布里渊光时域分析(BOTDA)系统中的布里渊增益谱(BGS)可能存在噪声,造成布里渊频移等重要信息难以提取的问题,故需对BGS降噪。现有BGS降噪方法分为基于模型的方法(如BM3D)和基于学习方法(如Dn CNN)两大类,分别存在降噪速度慢和可解释性...布里渊光时域分析(BOTDA)系统中的布里渊增益谱(BGS)可能存在噪声,造成布里渊频移等重要信息难以提取的问题,故需对BGS降噪。现有BGS降噪方法分为基于模型的方法(如BM3D)和基于学习方法(如Dn CNN)两大类,分别存在降噪速度慢和可解释性差的问题。对此提出基于多尺度深度展开网络(MSDUN)的BGS降噪方法,具有降噪效果好、降噪速度快、可解释性好的优点。MSDUN通过将输入图像经过一系列参数可学习的降噪模块实现降噪,卷积神经网络是隐含在每个降噪模块中的,因此MSDUN结构层次清楚,具有明晰的可解释性。由于在单个降噪模块中使用了卷积神经网络,因此降噪速度相比BM3D这类基于模型的方法更快。仿真和实验结果表明,MSDUN可以将三维BGS灰度图信噪比增强8.14 d B,降噪效果上优于BM3D的3.92 d B和Dn CNN的2.23 d B;降噪速度上,MSDUN只需4.8 s,比BM3D快了近30倍;相比Dn CNN,MSDUN算法层次结构更加清晰,可解释性好。展开更多
基于地对空高光谱观测获取大气CO2柱浓度（大气中CO2的垂直总含量）数据是验证和改进卫星高光谱观测反演CO2浓度的重要数据源之一，而目前在中国还没有基于地面光谱观测进行大气CO2柱浓度反演研究的报告。利用光谱分析仪与太阳跟踪仪等...基于地对空高光谱观测获取大气CO2柱浓度（大气中CO2的垂直总含量）数据是验证和改进卫星高光谱观测反演CO2浓度的重要数据源之一，而目前在中国还没有基于地面光谱观测进行大气CO2柱浓度反演研究的报告。利用光谱分析仪与太阳跟踪仪等构成的地面观测系统在中国内蒙古锡林郭勒草原进行了地对空高光谱观测，基于高光谱观测数据反演了大气CO2柱浓度。在基于1.6μm大气CO2的光谱吸收特征进行CO2浓度反演过程中，评价分析了观测光谱的波长漂移和气象参数对大气CO2柱浓度反演精度的影响。结果显示观测期间平均大气CO2柱浓度为390.9μg · mL -1。波长的漂移将会导致反演浓度值整体偏低；波长漂移从-0.012～0.042 nm范围时，将会导致1μg · mL -1以上的偏差。同时，研究发现光谱透过率在6357～6358，6360～6361和6363～6364 cm -1谱段敏感于气象参数的变化。对比利用与光谱观测同时和非同时观测的气象参数进行的浓度反演结果发现，非同时观测气象参数的利用引起的浓度偏差最小在0.11μg · mL -1，最大可达4μg · mL -1；本论文的分析结果对基于光谱反演CO2柱浓度算法的改进有着一定的参考价值。展开更多
电光相位调制器(Phase Modulator,PM)因无需偏置,线性调制和插损小等优点,被广泛应用于相干光通信、微波信号产生、处理和测量等领域.调制指数和半波电压是评估PM性能的关键参数.传统基于(Optical Spectrum Analyzer,OSA)的方法面临测...电光相位调制器(Phase Modulator,PM)因无需偏置,线性调制和插损小等优点,被广泛应用于相干光通信、微波信号产生、处理和测量等领域.调制指数和半波电压是评估PM性能的关键参数.传统基于(Optical Spectrum Analyzer,OSA)的方法面临测量分辨率低和存在测量盲区问题.为此,本文提出了一种基于电谱分析(Unequal Voltage based on Electrical Spectrum Analyzer,UV-ESA)的自校准、高精度的PM特性参数测量方法.该方法利用同频、不同驱动电压比的情况下,通过分析失谐光学载波和调制边带分别与载波拍音电谱,实现PM调制指数和半波电压的高频特性参数测量.该方法不需改变测量链路结构,无需辅助宽带微波源或电光调制器,验证了所提方法的有效性,并对比OSA方法对结果的准确性进行了验证.展开更多
文摘布里渊光时域分析(BOTDA)系统中的布里渊增益谱(BGS)可能存在噪声,造成布里渊频移等重要信息难以提取的问题,故需对BGS降噪。现有BGS降噪方法分为基于模型的方法(如BM3D)和基于学习方法(如Dn CNN)两大类,分别存在降噪速度慢和可解释性差的问题。对此提出基于多尺度深度展开网络(MSDUN)的BGS降噪方法,具有降噪效果好、降噪速度快、可解释性好的优点。MSDUN通过将输入图像经过一系列参数可学习的降噪模块实现降噪,卷积神经网络是隐含在每个降噪模块中的,因此MSDUN结构层次清楚,具有明晰的可解释性。由于在单个降噪模块中使用了卷积神经网络,因此降噪速度相比BM3D这类基于模型的方法更快。仿真和实验结果表明,MSDUN可以将三维BGS灰度图信噪比增强8.14 d B,降噪效果上优于BM3D的3.92 d B和Dn CNN的2.23 d B;降噪速度上,MSDUN只需4.8 s,比BM3D快了近30倍;相比Dn CNN,MSDUN算法层次结构更加清晰,可解释性好。
基金Special Fund for Strategic Pilot Technology Chinese Academy of Sciences(Y12304101A)National Natural Science Foundation of China(Y05014101B)
文摘基于地对空高光谱观测获取大气CO2柱浓度（大气中CO2的垂直总含量）数据是验证和改进卫星高光谱观测反演CO2浓度的重要数据源之一，而目前在中国还没有基于地面光谱观测进行大气CO2柱浓度反演研究的报告。利用光谱分析仪与太阳跟踪仪等构成的地面观测系统在中国内蒙古锡林郭勒草原进行了地对空高光谱观测，基于高光谱观测数据反演了大气CO2柱浓度。在基于1.6μm大气CO2的光谱吸收特征进行CO2浓度反演过程中，评价分析了观测光谱的波长漂移和气象参数对大气CO2柱浓度反演精度的影响。结果显示观测期间平均大气CO2柱浓度为390.9μg · mL -1。波长的漂移将会导致反演浓度值整体偏低；波长漂移从-0.012～0.042 nm范围时，将会导致1μg · mL -1以上的偏差。同时，研究发现光谱透过率在6357～6358，6360～6361和6363～6364 cm -1谱段敏感于气象参数的变化。对比利用与光谱观测同时和非同时观测的气象参数进行的浓度反演结果发现，非同时观测气象参数的利用引起的浓度偏差最小在0.11μg · mL -1，最大可达4μg · mL -1；本论文的分析结果对基于光谱反演CO2柱浓度算法的改进有着一定的参考价值。
文摘电光相位调制器(Phase Modulator,PM)因无需偏置,线性调制和插损小等优点,被广泛应用于相干光通信、微波信号产生、处理和测量等领域.调制指数和半波电压是评估PM性能的关键参数.传统基于(Optical Spectrum Analyzer,OSA)的方法面临测量分辨率低和存在测量盲区问题.为此,本文提出了一种基于电谱分析(Unequal Voltage based on Electrical Spectrum Analyzer,UV-ESA)的自校准、高精度的PM特性参数测量方法.该方法利用同频、不同驱动电压比的情况下,通过分析失谐光学载波和调制边带分别与载波拍音电谱,实现PM调制指数和半波电压的高频特性参数测量.该方法不需改变测量链路结构,无需辅助宽带微波源或电光调制器,验证了所提方法的有效性,并对比OSA方法对结果的准确性进行了验证.
