复杂天气及海风对天基被动干涉微波辐射无源探测系统性能的影响

基于微波辐射无源探测系统的目标探测方程,该文探讨了云、雾和雨等复杂天气以及海风对天基被动干涉微波辐射无源探测系统的影响,定量化仿真分析了这些因素对系统探测能力的影响,实验验证了被动干涉微波辐射无源探测系统对云层的穿透能力。研究结果表明:云、雾和雨等复杂天气对被动干涉微波辐射无源探测系统对海面目标的探测有一定的影响,但在低频段云雾影响较小,可忽略不计;而降雨会对系统的目标探测能力影响较大;海风对海面金属目标的探测是有利的,而海风对隐身目标探测是不利的,会降低系统的探测能力。     

大气传输对中长波红外辐射衰减分析

红外辐射在进入导引头探测视场之前经过大气传输的消光作用,尽管在大气透过率较高的3～5?m以及8～12?m,大气传输带来的影响仍旧不能忽视,本文综合试验经验,确定影响传输的主要因素,结合MODTRAN软件,对于主要影响参数的影响作用进行分析评估,建立关系曲线,分析不同参数对红外辐射大气传输影响的变化规律,为后续导引头极限条件下使用和性能参数研究打下基础。     

偏振光在冰水混合云中的传输特性

根据米氏理论,分别计算了由纯水、纯冰和冰-水同心球形粒子构成的平面平行、各向同性云层的单次散射特性(单次散射反照率、不对称因子以及单次散射相矩阵).根据辐射传输理论,利用累加法求解了矢量辐射传输方程,得到了3种不同构成云层的多次散射矩阵,对不同波长的太阳光的反射特性进行了比较.结果表明,反射光的偏振度比强度对云层的微观...     

激光大气传输衰减的估算方法

在对影响激光大气传输衰减的主要因素进行分析的基础上,从分子和气溶胶衰减、雾的衰减、雨的衰减和雪的衰减等方面,深入研究了1.06μm和10.6μm激光的大气传输衰减的估算模型,并利用Matlab仿真软件分别对其进行了比较分析;最后对激光大气传输衰减的斜程修正问题进行了论述。     

高速公路红外引导系统透雾特性的试验研究

为了分析高速公路红外引导系统在不同能见度条件下的观察距离,根据红外大气传输理论模型和计算方法,分析了大雾条件下大气衰减对红外辐射的各种影响。在此基础上,提出了红外引导系统透雾特性研究方法。通过实验室模拟自然界的大雾气象条件,测得目标红外辐射的相关参数,并通过理论分析和实际验证,来评估热像仪在自然环境下的透雾能力。实验表明,高速公路红外引导系统具有较强的透雾能力。     

雾天环境下激光传输的衰减特性研究

激光在大气中传输时容易受天气的影响,因为雨、雪、雾等恶劣天气对激光有严重的衰减作用,会使通信的稳定性变差.因此分析激光在不同天气条件下的传输效应和衰减特性非常有必要.本文根据辐射雾和平流雾中含水量和能见度的经验关系,分析了雾天气对激光大气传输衰减的计算公式,并对三种常用的雾衰减经验模型进行了Matlab数值仿真,得出了激光衰减系数和雾天气能见度的关系.     

微波辐射计

微波辐射计是一种用来接收在天线视场范围内的各种物体自身所辐射、散射或反射的微波噪声能量,并把它等效变换成黑体温度表示出来的一种无源微波遥感电子仪器.它具有能穿透云层、可日夜工作及受雾、雨、雪等气象影响较小的优点.此外,它还具有能观察物体表层下特性能力,可得到红外和可见光不能获得的额外信息.     

大气超高光谱探测仪临边辐射计算的误差分析——四种大气成分的不确定性实验

利用RFM 模式, 模拟计算了大气红外超高光谱探测仪探测的辐射传输中四种主要大气成分( CO₂、O₃、H₂O 和 N₂O ) 由于吸收线位置、强度和宽度的不确定性导致临边辐射计算的误差。在统计HITRAN2016 数据库中分子吸 收线不确定代码的基础上, 确定辐射传输计算使用不确定代码不小于3 的不确定值。不同分子吸收线的不确定性对 不同高度临边辐射影响不同, 起主导作用的不确定因子也不同。同时还模拟计算了大气红外超高光谱探测仪4 个探 测波段综合多种分子的3 个不确定因子(位移、强度、宽度) 导致的临边辐射误差, 为光谱通道选择和大气参数反演 提供了数据基础。     

海上云层和降水对船载高频段卫星通信的影响

介绍了海洋云层和降水的特点以及云层和降水对电波吸收的影响;描述了海洋层状雨和对流雨的降雨空间结构状态以及对高频段卫星通信雨衰的影响;分析了高频段卫星通信雨衰原因,指出了电磁波吸收、热噪声和去极化是影响高频段雨衰的重要方面,并针对海上工作环境特点提出了上行功率控制、频率分集、速率分集、自适应调制等抗雨衰方法.     

基于Mie散射理论的云红外辐射传输研究

在Mie散射理论的基础上,计算了8~14 μm波段不同半径云粒子的散射特性,对散射相函数的特点进行了分析。根据积云、层云和卷云的粒子分布,对三种云的散射相函数、散射系数、吸收系数以及对辐射衰减90%的距离进行了计算,并根据辐射经过云层的传输方程,分析了云粒子前向散射对辐射传输的影响。结果表明:积云和层云对辐射衰减90%的距离分别在20 m、60 m以内,而卷云的可达2km以上。     

全天空红外云探测在航空气象中的应用

利用合肥新桥机场温湿度、云高、能见度以及全天空云图仪数据资料, 分析了 2019 年 7 月至 2020 年 4 月机 场上空各类云的红外特征以及云、雾演变规律。结果表明: (1) 在云判别上, 云底高度越高, 红外云图上表现亮度越暗, 反之亦然。且不同类型的云具有各自独有的红外特征。 (2) 不同高度的波状云最大云块平均最短直径表现为层积云云 块是高积云的 2∼4 倍, 高积云是卷积云的 2∼4 倍。碎层云主要呈现出团状, 具有蓬松棉花状结构; 而碎雨云相对破碎, 一般为烟带状或散片状。 (3) 云与雾有明确的转化过程。辐射雾一般发生在云层刚散开期间, 天空至少一半为晴空的 时段, 且雾逐步抬升为云, 并持续消散。当天空形成不均匀缺口, 表明雾开始消散, 其可作为能见度迅速回升的一个重 要指标。非对流降水云层演变呈现出云高由高到低, 云层由分散纹理状变为均匀层状, 降水前期均会出现“均匀层状”, 地面相对湿度呈现出陡增现象。     

含雾湿空气条件下地面目标热特征分析方法

采用考虑自然雾对太阳辐射的衰减、散射作用进而修正的太阳辐射模型,且考虑含雾湿空气条件下雾滴、湿空气与目标表面的换热机理及表面辐射换热、对流换热,建立了含雾湿空气条件下地面目标热特征分析模型,采用该模型计算分析了雾能见度、风速对目标表面温度的影响,分析了典型雾天条件下目标表面温度变化特性。结果表明:在雾出现时段,雾能见度越小或风速越大,目标表面温度值相对越低;考虑雾对目标表面热特征的影响具有很大的必要性。     

激光大气传输的雨雾衰减特性研究

各种特殊天气的影响是制约无线光通信发展的重要因素,雨雾等天气对激光信号传输的衰减影响很大。主要研究了各种雨雾天气对激光大气传输的衰减特性,根据Mie散射理论分析了精确计算激光信号衰减的方法,并对几种常用的雨雾衰减经验模型进行Matlab数值仿真,通过分析从中得出激光衰减系数和雨雾天气能见度的关系。     

云层对近红外白天测星的影响

大气层内白天测星最大的困难是过强的天空背景辐射,白天近红外波段可以探测到足够多的星体用以导航。目前已有研究针对理想情况下的白天恒星探测进行了分析,然而,对于实际情况来说,天空背景很难像理想分析中那样无风无雨无云,尤其是云层自身的热辐射及散射的太阳辐射对近红外白天恒星探测造成极大的影响;根据经验公式,对云层和太阳的红外辐射进行计算,分析了白天云层对恒星探测的影响,并以层云和积云为例,具体分析了恒星辐射透过云层的衰减,对实际工作具有一定的指导意义。     

雾的雷达后向散射特性研究

利用流雾与辐射雾的能见度与含水量的经验公式导出的Gamma雾滴谱分布,得到了平流雾和辐射雾的雷达反射因子Z与雾的能见度、含水量的关系式。以94GHz雷达为例,研究了雾的雷达后向散射特性。最后利用毫米波衰减数据和能见度反演的几场湿海雾参数,研究了湿海雾的后向散射特性,研究结果表明：湿海雾的雷达反射因子可与中到大雨相当。     

Radio propagation for space communications systems

This paper presents a review of the most recent information on the effects of the earth's atmosphere on space communications systems. The design and reliable operation of satellite systems which provide the many applications in space and rely on the transmission of radio waves for communications and scientific purposes are dependent on the propagation characteristics of the transmission path. The presence of atmospheric gases, clouds, fog, precipitation, and turbulence cause uncontrolled variations in the signal characteristics which can result in a reduction of the quality and reliability of the transmitted information. Models and techniques used in the prediction of atmospheric effects as influenced by frequency, geography, elevation angle, and type of transmission are discussed. Recent data on performance characteristics obtained from direct measurements on satellite links operating to above 30 GHz are reviewed. Particular emphasis is placed on the effects of precipitation on the earth-space path, including rain attenuation, and rain and ice-particle depolarization. Sky noise, antenna gain degradation, scintillations, and bandwidth coherence are also discussed. The impact of the various propagation factors on communications system design criteria is presented. These criteria include link reliability, power margins, noise contributions, modulation and polarization factors, channel crosstalk, error-rate, and bandwidth limitations.     

弹道导弹中段红外辐射特性数学建模与仿真

针对TBM中段的弹道特性,根据热平衡理论建立了TBM在中段的温度计算模型,然后根据普朗克定律建立了目标红外辐射计算模型;在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑大气吸收、散射及气象条件等各种因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响建立了大气透过率的计算模型,得到了大气衰减作用下的目标辐射模型;最后,在假定的仿真条件下,利用模型计算了两种波段下目标红外辐射强度、大气光谱透过率以及经过大气衰减后的红外辐射强度,并对计算结果进行了分析,结果表明,这是一种计算TBM中段红外辐射的有效方法.     

1.315 μm波长冰晶粒子辐射特性的模拟研究

利用逐线积分法(LBL)计算得到了大气分子红外吸收信息,结合不同形状冰晶粒子的单次散射特性,通过离散纵标法(DISORT),模拟计算了由实心六棱柱状冰晶粒子组成的卷云在波长为1.315μm时的散射特性和辐射特性,定性分析了激光在卷云中传输时的衰减和散射规律与入射光的位置、卷云光学厚度、冰晶粒子有效尺度等参数的关系。与晴天大气相比较,卷云的散射明显改变了光辐射的空间分布,被其他传感器探测到的可能性增大,其结果对于激光测距、激光探测等有关工程设计方面有非常重要的参考价值。