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基于超表面的可见光波段布拉格反射波导研究

激光与光电子学进展 2018年第3期55卷 407-415页

作者：任尚书周树道王敏彭舒龄解放军理工大学气象海洋学院江苏南京211101 南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心江苏南京210044

采用SiO_2/Si构建了可见光波段的分布式布拉格反射镜(DBR),在其中加入SU-8光刻胶制备的中心腔,构成传统的布拉格反射波导(BRW),利用传输矩阵法分析了可见光在分布式布拉格反射镜和布拉格反射波导中的传输情况,并研究了介质折射率比、厚... 详细信息

采用SiO_2/Si构建了可见光波段的分布式布拉格反射镜(DBR),在其中加入SU-8光刻胶制备的中心腔,构成传统的布拉格反射波导(BRW),利用传输矩阵法分析了可见光在分布式布拉格反射镜和布拉格反射波导中的传输情况,并研究了介质折射率比、厚度和周期数等各因素对布拉格反射镜的影响以及SU-8的各参量对光子带隙的影响规律。针对传统布拉格反射波导硬件制备比较困难的问题,在SU-8中引入Si柱超表面,构成新型的布拉格反射波导。通过实验分析了超表面对缺陷模的影响,实验表明超表面具有调控缺陷模波长的作用,且新型布拉格反射波导阵列可完成可见光波段的分光功能,可用于改进光学仪器。

关键词：光学器件布拉格反射波导超表面分布式布拉格反射镜 SU-8光刻胶传输矩阵法

磁暴期间极区电离层等效电流无旋分量变化1.个例分析

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2506-2518页

作者：葛攀泽李汇军成巍黄莹莹王承志南京航空航天大学航天学院南京210019 北京应用气象研究所北京100029 武汉大学电子信息学院武汉430072

磁暴期间极区电离层电导率分布发生变化,导致场向电流和电离层电流无旋分量形成的电流回路也随之发生复杂变化.通过地磁反演获取极区电离层等效电流,有助于分析磁暴期间上述电流回路变化规律.本文应用低秩近似方法实现了极区INTERMAGNE... 详细信息

磁暴期间极区电离层电导率分布发生变化,导致场向电流和电离层电流无旋分量形成的电流回路也随之发生复杂变化.通过地磁反演获取极区电离层等效电流,有助于分析磁暴期间上述电流回路变化规律.本文应用低秩近似方法实现了极区INTERMAGNET地磁台网磁扰观测资料的反演,获得了2015年9月20日、11月30日两次典型磁暴活动期间北半球极区电离层等效电流信息,重点考察了无旋分量在磁暴期间变化规律.主要结论有:电离层等效电流包含无源分量和无旋分量,磁暴期间总体呈现为无源分量主导,无旋分量占比较少的特征;磁暴急始阶段,地磁场扰动源主要来自磁层顶,电离层电流没有明显变化;磁暴主相阶段,极区电离层等效电流无源分量呈双涡结构,与以往的研究一致,而无旋分量主要由晨侧流向昏侧;恢复相阶段,极区地磁活动减弱,等效电流无源分量双涡结构发生演化,无旋分量中由日侧流向夜侧的电流成分增加;恢复相后期等效电流无旋分量主要由昏侧流向晨侧,与主相时相比流向相反.无旋电流流向的变化能够反映场向电流在电离层中的闭合电流的总体流向变化,流向出现反转可能是受场向电流变化的影响.

关键词：电离层等效电流极区电离层地磁观测低秩近似分析

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基于非迭代海-气通量算法蒸发波导预测模型在不同海域的适应性研究

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海洋预报 2020年第6期37卷 52-64页

作者：刘立行周树道盛峥张树时邓以勤郝玉珠中国人民解放军63983部队江苏无锡214000 国防科技大学气象海洋学院江苏南京210000 中国气象科学研究院南京气象科技创新研究院江苏南京210000 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 平潭综合实验区气象局福建平潭350400 内蒙古自治区气象服务中心内蒙古呼和浩特010051

利用非迭代海-气通量算法蒸发波导预测模型(Liu-Li模型)对我国渤海海域试验数据及大西洋海域FNL分析资料进行诊断,分析了模型对不同海域海上气象要素的敏感性,对试验时间内蒸发波导高度进行了预测,并与观测的实际波导高度进行了比较分... 详细信息

利用非迭代海-气通量算法蒸发波导预测模型(Liu-Li模型)对我国渤海海域试验数据及大西洋海域FNL分析资料进行诊断,分析了模型对不同海域海上气象要素的敏感性,对试验时间内蒸发波导高度进行了预测,并与观测的实际波导高度进行了比较分析。此外,将Liu-Li模型与Babin模型、NPS模型、P-J模型和伪折射率模型的预测诊断效果进行对比。结果表明:Liu-Li模型的计算结果与实际观测波导高度及其他4种模型计算结果的变化趋势基本一致,能较好地反应该时段内海上蒸发波导高度的变化趋势,并对不同层结状态下的气象要素作出敏感性响应。在渤海海域,Liu-Li模型在不稳定海气层结状态下计算得到的波导高度略低于实际观测波导高度,而在稳定海气层结状态下Liu-Li模型计算得到的波导高度结果偏大,特别是海气层结状态越稳定时,Liu-Li模型的计算会出现异常值。在西北大西洋海域,Liu-Li模型对蒸发波导高度的诊断与Babin模型、NPS模型和伪折射率模型相近,但Liu-Li模型计算稳定性更好;同时,大多数时次内Liu-Li模型的计算结果与风速和相对湿度的变化趋势较为接近,在海气条件复杂多变的情况下模型计算的波导高度容易产生变化波动。试验表明Liu-Li模型能在不同海域进行有效的蒸发波导诊断预报。研究初步探讨了Liu-Li模型在不同海域的适应性,为非迭代海-气通量算法蒸发波导预测模型的发展提出了可行性研究。

关键词：蒸发波导蒸发波导预测模型非迭代海-气通量算法适应性

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京津冀地区一次强沙尘天气过程的成因及特征

大气科学学报 2019年第6期42卷 926-935页

作者：彭舒龄周树道卫克晶沈奥国防科技大学气象海洋学院江苏南京211101 中国人民解放军61206部队北京100042 南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心江苏南京210044 中国人民解放军94303部队山东潍坊261000

利用常规污染物监测资料、卫星资料和再分析资料等,对京津冀地区在2017年春季遭遇的一次强沙尘天气过程进行分析。结果表明,此次过程是由地面冷锋过境,高空槽后冷空气持续补充引起,沙源地主要位于巴丹吉林、腾格里沙漠,随后以西北路径... 详细信息

利用常规污染物监测资料、卫星资料和再分析资料等,对京津冀地区在2017年春季遭遇的一次强沙尘天气过程进行分析。结果表明,此次过程是由地面冷锋过境,高空槽后冷空气持续补充引起,沙源地主要位于巴丹吉林、腾格里沙漠,随后以西北路径输送至京津冀地区。前期沙源地感热通量迅速增大,与中低层冷平流叠加,导致不稳定层结增强,助于起沙;高空强风速带加强并向下延伸,中低层次级环流发展,不但使沙尘传输并下降至地面,而且使高层高动量和高位涡冷空气下传,促进低空急流形成、低层系统发展,使大风及沙尘天气维持;沙尘过境时,地面至4 km高度存在沙尘型气溶胶,PM 2.5和PM 10浓度变化趋势较一致并达到重度污染水平,且气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)与空气质量指数(Air Quality Index,AQI)具有较好的时空匹配关系,重污染时段AOD值大于1,污染减弱时AOD值降至0.6以下。

关键词：沙尘感热通量高低空急流动量下传 AOD

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多旋翼无人机流场仿真分析

飞行力学 2018年第4期36卷 29-33页

作者：沈奥周树道王敏彭舒龄任尚书国防科技大学气象海洋学院江苏南京211100 南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心江苏南京210044

为了使多旋翼无人机编队飞行时避开单机产生的流场干扰较大的区域,通过CFD仿真软件对多旋翼无人机流场进行模拟仿真。结合实际情况设置模型参数,分析了当多旋翼无人机处于悬停状态时的流场特点,并通过试验获取数据与仿真结果对比。仿真... 详细信息

为了使多旋翼无人机编队飞行时避开单机产生的流场干扰较大的区域,通过CFD仿真软件对多旋翼无人机流场进行模拟仿真。结合实际情况设置模型参数,分析了当多旋翼无人机处于悬停状态时的流场特点,并通过试验获取数据与仿真结果对比。仿真分析了不同速度下的水平飞行以及上升和下降时多旋翼无人机周围流场的特点。根据对流场的分析,确定不同位置上无人机所受到的气动干扰情况,为更合理地设计编队队形,提高多旋翼无人机编队整体机动性和安全性提供了依据。

关键词：多旋翼无人机流场气动干扰

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图像法大气能见度探测成像模糊复原

科学技术与工程 2020年第9期20卷 3668-3674页

作者：王敏周树道刘展华任尚书国防科技大学气象海洋学院南京211101 南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心南京210044 解放军95171部队广州510000

大气能见度对航空、航海、路上交通、军事活动等有重要的影响。图像法测量能见度是新兴的一种方法,但图像在成像和传输过程中,由于相机载体的运动、振动、抖动等原因,引起图像模糊,影响后续的目标识别,因此,有必要对图像进行复原处理。... 详细信息

大气能见度对航空、航海、路上交通、军事活动等有重要的影响。图像法测量能见度是新兴的一种方法,但图像在成像和传输过程中,由于相机载体的运动、振动、抖动等原因,引起图像模糊,影响后续的目标识别,因此,有必要对图像进行复原处理。提出一种基于刃边函数和最优窗维纳滤波的模糊图像复原算法,通过构建刃边函数来估计点扩散函数,并通过倒频谱方法估计模糊尺度和模糊角度,进而分解得到水平和垂直模糊分量,据此进行图像边缘延拓解决了边缘复原不佳的问题。实验结果表明,所提方法具有优异的复原效果。

关键词：能见度气象光学视程图像复原维纳滤波刃边函数

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卷积神经网络地基云图识别的特征可视化方法

实验室研究与探索 2021年第11期40卷 38-41页

作者：王敏王康庄志豪周树道刘展华南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 国防科技大学气象海洋学院南京211101 解放军96941部队北京100085

采用卷积神经网络深度学习的方法进行目标识别,无须人工参与选取特征,通过自动学习图像的内在特征,即能取得较高的识别准确率,在模式识别领域取得了广泛应用,但在地基云图自动识别领域的应用还很少见。这种自动学习的性能使得模型对黑... 详细信息

采用卷积神经网络深度学习的方法进行目标识别,无须人工参与选取特征,通过自动学习图像的内在特征,即能取得较高的识别准确率,在模式识别领域取得了广泛应用,但在地基云图自动识别领域的应用还很少见。这种自动学习的性能使得模型对黑箱网络学习过程不够理解,影响对网络模型的有效训练。地基云图识别卷积神经网络云图特征提取可视化方法,形象地展现不同卷积层提取的有效特征的属性和特点,验证了卷积神经网络对地基云图识别的可行性和有效性,有利于提高卷积神经网络识别地基云图识别准确率。实验结果表明,与几种传统的特征提取方法相比,卷积神经网络能取得更好的分类效果。

关键词：卷积神经网络地基云分类训练特征提取可视化

相机成像性能对图像法大气能见度测量精度影响的分析

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电光与控制 2020年第9期27卷 78-81,111页

作者：王敏周树道刘展华任尚书国防科技大学气象海洋学院南京211101 南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心南京210044 中国人民解放军95171部队广州510000

大气能见度对航空、航海、陆上交通、军事活动等均有重要的影响。新兴的图像法测量能见度方法,采用的相机由于成像亮度、动态范围存在误差使得测量的能见度也存在一定误差。详细分析相机拍摄的目标亮度增益误差、目标亮度零点误差、天... 详细信息

大气能见度对航空、航海、陆上交通、军事活动等均有重要的影响。新兴的图像法测量能见度方法,采用的相机由于成像亮度、动态范围存在误差使得测量的能见度也存在一定误差。详细分析相机拍摄的目标亮度增益误差、目标亮度零点误差、天空背景亮度增益误差和天空背景亮度零点误差引起的能见度测量相对误差,并得到上述4种误差的能见度总相对误差,验证利用图像法进行能见度测量的可行性和有效性。

关键词：大气能见度气象光学视程亮度对比度成像误差

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基于正交实验的七孔探针结构优化设计

传感器与微系统 2022年第3期41卷 76-78,82页

作者：宋海润王晓蕾周树道李庆辉国防科技大学气象海洋学院江苏南京211101 南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心江苏南京210044

七孔探针是整个七孔探针压力测速系统的核心部件。为得到准确有效的压力数据,需要对七孔探针做进一步的优化设计。七孔探针结构影响系统感受误差的方面是多要素多水平的,选择其中三个对静压感测精度敏感的结构,结合正交实验,采用计算流... 详细信息

七孔探针是整个七孔探针压力测速系统的核心部件。为得到准确有效的压力数据,需要对七孔探针做进一步的优化设计。七孔探针结构影响系统感受误差的方面是多要素多水平的,选择其中三个对静压感测精度敏感的结构,结合正交实验,采用计算流体力学(CFD)方法分析和模拟大气流场。结果表明:探头直径和静压孔位置是影响探头测量的主要因素,静压孔直径是次要因素,探头直径和静压孔位置对静压感测精度的影响更为显著,并结合常用的七孔探针结构参数设计出了结构最优的七孔探针。

关键词：七孔探针正交实验优化设计静压感测精度

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