水平方向上的大气透过率和热辐射计算模型研究

大气透过率和大气热辐射是影响目标本征辐射特性测量精度的重要因素。传统的空间目标辐射特性测量方法就是利用大气观测设备配合MODTRAN等软件或者利用红外恒星计算大气热辐射。然而，水平方向上的空气对流和复杂的地面状况会导致模式计算大气热辐射不确度增大，而火箭、导弹等目标发射起始段的红外特性测量有助于实现目标识别。因此，研究水平大气透过率和热辐射对于目标红外辐射特性测量具有十分重要的意义。针对以上问题，首先借鉴垂直廓线理论建立了同层大气“水平温度廓线”模型。然后推导了水平方向上的大气透过率和热辐射计算公式，并对其进行了实验验证。最后将大气热辐射的MODTRAN软件计算结果和实验测量结果进行了比较。结果表明，基于传统软件的热辐射计算精度为8.65% ，而本文方法的计算精度为4.91%。该实验说明这种算法在水平方向上是正确的。通过公式推导和实验验证说明了本文方法的合理性，为目标辐射特性测量过程中的水平大气透过率和热辐射计算提供了一种新的思路。     

水平方向上的大气透过率和热辐射计算模型研究

水平方向上的空气对流和复杂的地面状况会导致大气热辐射计算的不确定度增大，目标发射起始段的红外辐射特性测量有助于实现目标识别。因此，研究水平大气透过率和热辐射对目标的高精度红外辐射特性测量具有十分重要的意义。针对以上问题，首先借鉴垂直廓线理论建立了同层大气“水平温度廓线”模型，然后推导了水平方向计算大气透过率和热辐射的公式，并对其进行了实验验证。最后将MODTRAN软件计算和实验测量的大气热辐射结果进行了比较。实验结果表明，传统软件的热辐射计算精度为8.65% ，而本文方法的计算精度为4.91%。该实验说明，在水平方向上，这种算法是正确的。通过公式推导和实验验证说明了该方法的合理性，为水平方向大气透过率和热辐射的计算提供了一种新的思路。     

基于辐射传输数值模型PCOART的大气漫射透过率精确计算

分析了中国第一颗海洋水色卫星(HY-1A)大气漫射透过率模型的计算精度,结果表明,当气溶胶光学厚度或天顶角较大时,该模型计算相对误差可>5%,最大可达50%以上,不适用于高纬度海区(纬度>60°).在此基础上,利用海洋-大气耦合矢量辐射传输数值计算模型PCOART,进行了大气漫射透过率的精确计算.通过与SeaWiFS精确大气漫射透过率查找表计算结果的比较,表明利用PCOART计算大气漫射透过率的相对误差<1.5%,且当观测天顶角<60°时,相对误差<0.5%,可以用来生成我国海洋水色卫星遥感器的精确大气漫射透过率查找表.     

海空背景长波红外大气透过率的仿真计算方法

红外光波波段海空背景大气透过率的仿真计算在原有理论计算的基础上,修正了海背景中大气饱和水汽压的计算,推出了沉积水量的表达式,考虑了不同高度分子吸收问题,分别拟合出了在海平面水平路程上由波长和沉积水层厚度决定的水汽光谱透过率函数以及由波长和路程长决定的二氧化碳光谱透过率函数,分析了臭氧的影响,给出了大气透过率的表达式。     

高分辨率大气传输模型FASCOD2

本文介绍了高分辨率大气传输模型ＦＡＳＧＣＯＤ２，详细了讨论了模型的特点，进行了不同大气传输模型的比较，作为ＦＡＳＣＯＤ２的一个应用实例，计算了碘激光大气透过率并与实验测量资料作了比较，给出典型大气状况下水平传输和斜程传输的大气精细光谱结构的计算结果，提出了在农村气溶胶模式情况下利用常规气象资料求取碘激光大气透过简便方法。     

云遮挡对海上红外透过率影响分析

大气透过率是影响红外辐射传输的重要因素。由于基于海上实际气象参数的有关云对红外波段大气透过特 性影响的研究还相对薄弱, 因此海上红外透过率的计算不可避免地存在计算误差。构建了我国海上区域实际大气参 数廓线, 以海洋为下垫面, 嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型, 还原真实大气环境中云遮挡对红外辐射传输的影响。 研究发现, 海上大气温度、湿度等参数随时空变化较大, 直接影响大气透过率计算结果; 以区域实际大气环境参数作 输入, 海洋为下垫面, 计算发现云底高和云厚的变化对海上大气透过率具有明显影响, 影响程度与云参数以及探测器 和云层的几何位置关系密切相关。研究结果表明尽可能还原真实大气环境是研究云对海上红外辐射传输影响的基础, 大气环境对计算结果造成的误差不容忽视。     

通用大气辐射传输软件(CART)及其应用

大气光谱透过率和背景辐射的计算在诸如大气遥感、光电工程等领域有重要应用。根据所提出的中分辨率大气分子吸收快速计算方法、大气气溶胶衰减计算方法、大气多次散射快速算法,研制了一套通用大气辐射传输计算软件(CART),该软件可根据大气参数快速计算可见光到远红外波段的大气光谱透过率和大气背景辐射,光谱分辨率1 cm-1,覆盖可见光到远红外波段。介绍了该软件的计算模型、主要功能和计算实例、部分实际验证结果以及应用领域。CART在目标辐射特性测量的大气修正、光电设备的设计和性能评估将有广泛的应用。     

用LOWTRAN7计算红外导引头的接收能量

在红外成像制导仿真中,如何计算到达导引头的能量是一个很重要的问题,本文介绍了一种计算成像系统接受能量的新方法.概括了目标的主要辐射源,确定各辐射源的温度和辐射率,以此计算其固有辐射亮度.分析了三种典型的背景,用LOWTRAN7软件计算大气背景的辐射亮度和大气透过率,最后得出到达导引头的辐射亮度.     

基于FTIR的目标背景辐射测量方法研究

介绍了用FTIR光谱仪进行目标背景辐射测量的方法，通过黑体对系统的光谱响应进行标定，得出系统的仪器响应函数IRF。分析背景辐射和大气的衰减作用对目标红外辐射的影响。应用MODTRAN大气辐射传输软件计算大气辐射等相关参数，给出了大气透过率谱以及测量得到的大气背景辐射谱。     

3.2μm水汽吸收谱带参数的计算和测量

本文对随机模式中３．２μｍ水汽吸收谱带参数作了计算和测量。参数的计算用的是我们自己编制的红外辐射大气透过率计算程序，同时用红外光谱辐射计依据差分吸收技术测量水汽的透过率。计算的和测量的结果非常一致。     

大气温度的激光雷达实测方法

激光雷达探测大气温度通常采用探测大气分子瑞利散射的方法 ,这种方法由于低层气溶胶的存在 ,一般只能探测高空 (约 12km以上 )的大气温度。本文介绍了利用高光谱分辨率激光雷达探测大气温度的方法 ,可得到大气中不同高度、不同大气后向散射比 (Rb)条件下的温度轮廓线。结果表明此方法可用于大气温度垂直剖面探测     

不同气象条件下飞机红外辐射等效折算

阐述了红外侦察告警设备作用距离等效折算的重要性及常见方法,推导了不同气象条件下基于飞机目标表观辐射亮度、目标背景表观辐射亮度差的红外辐射等效折算公式,并对其中的假设近似进行了修正计算。通过折算表明:折算后的图像与参考实测图像从灰度分布与变化趋势一致性上符合较好,证明了提出的红外辐射等效折算方法的合理性。     

局域精密大气建模及分析

局域精密大气建模技术对精密单点实时动态定位(PPP-RTK)技术实现快速模糊度固定具有重要意义。以西安地区自建监测站的大气延迟数据作为数据源,使用线性拟合法作为建模方法,获取西安地区的大气延迟分布模型并对模型精度进行评估。结果表明,使用线性拟合法及区域测站大气延迟数据进行区域精密大气建模具有可行性;线性拟合法得到的区域大气模型对流层精度为 7 mm,电离层精度为 1.44 cm。     

基于布里渊激光雷达测量大气声速误差分析

为了对大气声速误差进行分析,利用布里渊散射信号激光雷达对大气声速进行了测量,分析了大气声速与大气布里渊频移、大气折射率和入射激光波长的具体关系,利用该方法测量了大气声速的精度,并进行了数值分析。结果表明,在标准大气条件下,0km～86km海拔高度范围内大气声速测量的不确定度小于0.269m/s。该误差的分析对激光雷达的设计具有参考价值。     

基于NOAA卫星图像信息的大气辐射校正方法研究

探讨一种基于NOAA卫星图像信息的大气辐射校正方法.选用实测的海陆边界表面大气水汽压eD,并合理选择海陆分界表面物体的发射率ε,利用图像信息对大气影响进行校正.由于采用同一时刻、同一条件下图像大气辐射信息,该方法具有时效性.并用该方法选取NOAA卫星图像中海陆边界区域进行反演试验,得出该方法是正确可行的.同时利用大气辐射传输模型MODTRAN程序,选定了几种大气模式,设定1976年美国标准大气作为标准,进行了算法间的对比分析.分析结果表明:该方法校正效果明显,操作简单,实用性强.     

大气消光系数的透过率迭代法求解研究

通过激光雷达对近地面层大气探测,利用透过率迭代法导出了大气消光系数的求解公式。     

改进的牛顿法确定大气消光系数边界值

在用激光雷达方程反演大气消光系数时,大气消光系数边界值对反演精度影响较大,而在低层大气中该值较难确定。文中提出了一种基于改进牛顿法的大气消光系数边界值确定方法,其核心思想是,把确定大气消光系数边界值的问题转化为求非线性方程的数值解。首先,根据大气消光系数边界值与激光雷达回波信号功率以及大气光学厚度之间的关系,假设大气消光系数边界值为x,构建一个非线性方程。其次,采用改进的牛顿法求非线性方程的数值解,得到大气消光系数边界值。使用香港天文台装置在香港国际机场的多普勒激光雷达回波信号数据,对该方法的可行性和可靠性进行了验证。结果表明:利用该方法确定边界值,可以较为准确地反演出低层大气消光系数。该方法收敛速度快,迭代次数少,并且不需要计算导数值,极大地减少了运算量,具有较强的实际应用价值。     

基于射线描迹法微分形式的大气折射误差修正方法研究

大气折射误差是影响各类无线电系统同步、跟踪、导航、定位精度的一个主要误差源。射线描迹法利用几何光学原理可以实现对该误差的精确修正。针对传统射线描迹法无法处理异常大气折射误差修正的问题,该文推导了射线描迹法的微分形式,并基于此提出适用于任意大气的折射误差修正方法。选取某地面测控站对目标的跟踪数据,验证了所提方法的可行性。此外,利用该方法对比分析了蒸发波导环境和标准大气环境对大气折射误差的影响。结果表明:完全陷获在蒸发波导内部的电波引入的大气折射误差是最显著的。所提方法为提高无线电系统在任意大气环境下的测量精度提供一种新的技术支持。     

大气中激光通信技术

文中介绍了光通信的历史、发展和分类,阐述了大气中激光通信的工作原理、重要器件和关键技术,以及大气中激光通信存在的问题。分析了大气通信中能量衰减的原因,提出了减小衰减的方法。研究了目前国内大气激光通信的应用现状,构思了实现大气激光准全天候通信和移动通信的蓝图,展望了未来大气激光通信的前景。     

移动大气激光通信中接收视场角的研究与分析

在移动大气激光通信中，通常采用信号光和信标光来完成信号的捕获、跟踪、定位以及通信。畅通的通信链路以及稳定的接收信号对通信的建立是至关重要的。如何计算信号、信标光的接收视场角的大小，是决定链路能否畅通，接收信号能否稳定的重要因素。对移动大气激光通信中接收视场角的设计进行了研究和分析，并根据大气激光通信传输方程和黑体辐射理论提出了一种计算移动大气激光通信中信号信标光发射接收视场大小的方法，为实现激光通信系统提供了参数的定量计算方法。