【摘 要】
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天空背景辐射源自于被大气分子、气溶胶粒子等散射元散射的太阳辐射,其被散射后形成了散射光亮度的空间分布,在大气科学研究、白天天文观测、激光通信、地基空间目标检测、被
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天空背景辐射源自于被大气分子、气溶胶粒子等散射元散射的太阳辐射,其被散射后形成了散射光亮度的空间分布,在大气科学研究、白天天文观测、激光通信、地基空间目标检测、被动测距等领域均有较大的应用价值。为了对天空背景辐射光谱进行测量,本文基于光纤光谱仪研制了一台一体化光谱型天空背景辐射计。本文首先阐述了天空背景辐射测量的理论模型,介绍了光纤光谱仪及其控制软件开发的相关背景,然后重点描述了与设备控制逻辑密切相关的机械、光学硬件模块的组成结构。本文在分析实际光谱测量功能需求和系列型号后续改进需求的基础上,确定光谱仪、单片机、工控机等关键控制模块的通信连接方式,设计了具有分层结构的整体控制逻辑,将设备控制程序开发任务拆分为单片机控制逻辑的设计与工控机软件业务功能模块的编写。将单片机所直接控制的动作行为抽象并封装为多个可以分别执行的功能模块,简化单片机程序的顶层逻辑。工控机软件的开发以面向对象的方式进行,抽象出通信接口控制类与功能逻辑类。以线程暂停的方式来协调软件与单片机之间的动作流程,实现功能控制代码的集中编写,使设备顶层的行为控制逻辑开发成为只需按动作顺序依次添加相应代码模块的简单过程。重点介绍了如电机转动控制等关键功能模块的具体实现过程。对所研制的光谱型天空背景辐射计进行功能测试,并分析光谱测量数据。对比已有研究结果,验证了定点测量和全天空扫描测量数据的时空变化规律,都与已有结果保持一致。确认所研制的一体化光谱型天空背景辐射计能够正常运转,并从侧面说明了测量结果的正确性。
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