太阳极紫外无缝成像光谱仪反演算法研究

发布时间：2017-08-22 19:14

  本文关键词：太阳极紫外无缝成像光谱仪反演算法研究

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【摘要】：太阳极紫外成像光谱仪是观测太阳的重要仪器,传统的极紫外成像光谱仪无法做到实时观测大范围的太阳活动,而“无缝成像”这一技术使得光谱仪能够同时获得大视场范围内的太阳空间信息和光谱信息。本文主要的研究内容是太阳极紫外无缝成像光谱仪的反演算法,研究思路是在研究现有的一些反演算法的基础上提出改进的反演算法,提升仪器的实用性。因此本文的主要研究内容可以分为两个方面:一、对现有反演算法的研究。由于无缝成像光谱仪的数据反演过程和断层扫描仪的数据反演过程存在惊人的相似之处,因此本文先是对断层扫描仪的反演算法进行了理论研究,希望能从中找到可以借鉴的地方。之后本文对现有的一种用于无缝成像光谱仪的数据反演算法进行了编程实现,发现其存在着较大的系统误差,很大程度上影响了仪器的实用性。二、改进方案的提出。本文为了解决原有算法存在较大系统误差的问题,从算法改进的角度提出了一种参数反演算方法,一定程度上提升了反演的精度,但是同时也牺牲了算法的稳定性。为了更好地解决这个问题,本文接下来提出了一种改进的光学设计方案,完善了其反演算法,通过模拟数据证明了在不损失稳定的情况下,这种光学设计能使反演结果得到很大的提高,证明了其可行性。太阳极紫外无缝成像光谱仪在我国的研究仍处于起步阶段,本文的算法研究工作为之后研制自己的太阳极紫外无缝成像光谱仪提供了理论基础。
【关键词】：极紫外 无缝成像 光谱仪 反演算法
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.1;TH753.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-11
• 1.1 研究意义与背景9-10
• 1.2 本文的研究内容10-11
• 第二章 极紫外无缝成像光谱仪简介11-19
• 2.1 极紫外无缝成像光谱仪的发展过程11-12
• 2.2 MOSES的光学设计12-13
• 2.3 MOSES的数据处理13-16
• 2.3.1 反演数据立方体13-14
• 2.3.2 病态反演过程14
• 2.3.3 与断层扫描技术的类比14-16
• 2.3.4 MOSES的数据处理特点16
• 2.4 小结16-19
• 第三章 现有反演算法研究19-31
• 3.1 模拟数据生成19-21
• 3.1.1 反演目标带宽选择19
• 3.1.2 反演目标灰度信息19-20
• 3.1.3 反演目标多普勒速度信息20-21
• 3.1.4 模拟成像数据21
• 3.2 CT反演算法21-24
• 3.2.1 代数反演算法简介22-23
• 3.2.2 滤波反投影算法简介23-24
• 3.2.3 算法适用性探究24
• 3.3 SMART算法24-28
• 3.3.1 SMART算法的具体流程25-26
• 3.3.2 SMART算法的模拟数据实现26-28
• 3.3.3 量化参数的引入28
• 3.4 小结28-31
• 第四章 参数反演算法31-37
• 4.1 谱线的参数描述31-32
• 4.1.1 高斯函数31-32
• 4.1.2 谱线参数32
• 4.2 参数反演算法的具体流程32-33
• 4.3 参数反演算法的结果展示33-34
• 4.4 实验结果分析34-35
• 4.5 小结35-37
• 第五章 改进的光学设计及其反演算法37-49
• 5.1 算法改进的瓶颈37
• 5.2 系统误差的来源37-40
• 5.3 改进的光学设计40-41
• 5.4 重采样过程41-44
• 5.4.1 重采样方法41-42
• 5.4.2 光谱维重采样42-43
• 5.4.3 空间维重采样43-44
• 5.4.4 重采样对反演结果的影响44
• 5.5 改进后的算法流程44-45
• 5.6 反演结果展示45-47
• 5.7 反演结果分析47-48
• 5.8 小结48-49
• 第六章 总结与展望49-51
• 6.1 本文的主要内容及成果49-50
• 6.2 未来工作展望50-51
• 参考文献51-53
• 致谢53-55
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果55

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