一种计算大气透过率的方法

在简要分析大气透过率的基础上,提出了一种基于大气光谱辐射亮度的计算大气透过率的新方法,并详细地介绍此方法的理论推导过程.新方法需要的数据容易测量,可有效地降低计算大气透过率的难度,减少工作量,并且能提高计算结果的时效性.     

一种计算红外辐射大气透过率的数学模型

从分析红外辐射在大气中传播的影响因素出发,分别给出大气吸收、大气散射和气象衰减的衰减系数,并计算出倾斜路程的海平面水平等效路程,最后给出一种计算红外大气透过率的数学模型.     

1.06μm激光大气衰减系数理论计算模型研究

气溶胶的复杂性及难以现场测量性造成了1.06 μm激光传输特性与气候、地域密切相关且难以计算.在经典大气传输理论模型的基础上,提出了1.06 μm激光大气衰减系数理论计算模型的构建方法,将理论计算与实际天气情况相结合,实现了1.06 μm激光衰减特性的实时计算,简化了激光大气衰减特性的工程计算.通过绥中地区不同能见度下激光衰减系数的实测实验,得到了2.5 km、3 km、5 km、10km、12 km、14 km、20 km七种能见度下的1.06 μm激光大气传输衰减系数,构建了绥中地区激光大气衰减系数理论计算模型,验证了该方法的可行性.     

一种高效计算高光谱分辨率红外大气辐射传输的方法

传统的大气辐射传输计算方法受计算资源和效率的限制已无法满足星载高光谱分辨率红外大气遥感资料处理的需要,基于单色波长辐亮度计算加权组合的方法,开发了一种快速准确的高光谱分辨率红外大气辐射传输的计算模型FFRTM_IR.利用FFRTM_IR模型,针对研制中的FY-3D红外高光谱大气探测仪(HIRAS)的光谱指标,模拟计算了仪器的观测通道亮温,并用独立样本对模拟亮温进行了验证和比较,结果显示:FFRTM_IR对HIRAS所有通道的模拟亮温偏差均小于0.06 K,标准差有效控制在0.1 K以内;在同等计算精度下,FFRTM_IR的计算速度略快于目前国际上通用的快速辐射传输计算模型CRTM.利用FFRTM_IR模型,采用解析计算方法可以进一步得到温度廓线、水汽廓线、二氧化碳、臭氧廓线以及地表参数的雅克比矩阵,计算结果与扰动法计算结果一致性较好,有较高的计算精度.计算和分析结果表明,初步建立了一种高效的红外大气辐射传输计算模型,可用于星载高光谱红外大气探测仪器的观测仿真和资料处理.     

1.54μm波长激光大气衰减系数研究

处于近红外波段的1.54μm激光在目前的激光装备中有着越来越广泛的应用,因而为了研究1.54μm 激光的大气传输特性,采用 Modtran 大气传输软件计算、经验公式计算和设计实验测量3种方法得到了1.54μm激光在不同天气条件下的大气衰减系数,结果表明：1.54μm激光的衰减系数随能见度的提高而显著减小;在能见度大于5 km时,理论计算数据与实验数据吻合较好,而在能见度小于3 km的较差能见度下,经验公式对1.54μm激光已不再适用。     

基于低空图像的Worldview-1 全色波段仿真

对地资源探索是遥感技术的追求目标,Worldview-1是高精度商业卫星之一,星下点分辨率为0.5 m。提出一种基于图像的Worldview-1全色波段仿真方法。以低空飞行的可见近红外图像为数据源,利用大气校正或经验线性法进行反射率反演得到地面反射率图;然后经过以下四个步骤:辐射传输模拟、光谱波段匹配、空间分辨率仿真和传感器调制传递函数MTF仿真,仿真出Worldview-1全色波段图像。通过以飞艇为平台的外场试验获取数据,将仿真图像与Worldview-1全色波段图像从相似度及图像纹理参数进行对比,结果显示这种模拟地物、大气、传感器特性的图像仿真方法可以应用于Worldview-1全色波段图像的仿真。     

一种新的基于目标检测的波段选择方法

针对现有的高光谱遥感波段选择方法应用于目标检测时效果不高的问题,提出了基于目标检测的波段选择方法两步波段选择（Two Step Band Selection,TSBS）方法。该方法首先应用典型波段选择方法对高光谱波段进行初选;然后根据波段逐一累积后不同波段组合的目标检测效果,对初选波段进行再次选择,最终得到目标检测效果更好的波段组合。该方法不仅继承了典型波段选择方法的优点,而且直接基于目标检测的效果选择波段,应用针对性强,方法简单易行。实验结果表明:TSBS方法在高光谱数据波段选择方面具有较好的普适性,能够在实现数据降维的同时,有效改善目标检测的效果。     

一种实测红外图像波段拓展方法研究

红外图像获取是红外成像仿真中的关键环节.针对仿真应用中无法获得多波段红外数据的问题,提出了一种把实拍某波段红外图像拓展到其他波段的方法.首先,利用定标曲线将热像仪电平数据定标得到对应视点处的温度值,然后去除探测器效应和大气效应,得到目标自身的辐射值,由此反推出对应的温度值,再由此温度值计算得到想要拓展波段内的辐射值,最后量化为红外图像.给出了实测红外图像由3～5 μm拓展到8～12μm和由8～12μm拓展到3～5μm的仿真结果.并从仿真数据和实测数据的统计特性验证了该方法的可靠性.     

高功率微波大气传输折射指数和衰减系数计算统一模型

高功率微波大气传输的空间层面不同,辐射电场对空间环境特性影响的程度也不同,高功率微波在其中的传输特性和研究模型亦有差别.论文提出了高功率微波大气及电离层传输特性研究的统一模型--混合气体传输模型,推导了高功率微波混合气体中传输时的色散公式,给出了混合气体传输条件下折射指数和衰减系数的计算模型.在适当的条件下,混合气体传输统一模型可自洽地过渡到空间各个层面.给出的混合气体传输统一模型为高功率微波大气传输链路特性及其仿真研究提供了一种较为简捷的方法.     

细水雾在大气窗口波段的光谱与谱带辐射特性规律

研究了细水雾在3~5m和8~14m这两个大气窗口波段的红外辐射特性规律。通过对光谱辐射特性规律的研究,发现光谱散射系数与光谱吸收系数近似以1/2光谱消光系数为轴成对称关系,并且随着细水雾均值粒径的增大,对称关系趋于明显;通过对谱带辐射特性规律的研究,建立了细水雾在3~5m和8~14m两个波段内谱带衰减系数的近似计算公式;经过误差分析发现,细水雾均值粒径大于20m时,该近似公式可以保证三种谱带衰减系数的相对误差不超过5%。     

大气对地基激光通信系统的信号衰减分析

激光通信具有频带宽、速度快、稳定可靠、不受外界电磁干扰以及保密性强等优点.地基激光通信系统受大气信道的影响严重,有必要对大气信道的特性进行研究和总结.本文从大气的组成及特性入手,分析了对流层大气对地基无线激光通信系统的衰减特性,定量给出了大气衰减的理论公式,针对理论公式参数不易获得的问题给出了以能见度为参数的大气衰减的...     

A Formula for the Conversion of 5-Minute Average, 10 Minute Average Rain Rate into 1-Minute Average Rain Rate for Prediction of Rain Induced Attenuation

The attenuation of microwave signal due to rain is a well established fact now. Localized models based on the rain rate and attenuation statistics is the basic necessity for a RF communication system designer. For development of any such model, we need long term statistics. These days most of the metrological data that is available is in the form of either 5-min or 10-min average rain rate and if we want to utilize this data, we need to convert this into 1-min equivalent average rain fall. In this paper, a formula has been purposed for the conversion of 5 min and 10 min average rain rate into 1 min equivalent average rain rate.     

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。     

基于线性光谱分解的遥感图像大气灰霾环境效应去除技术

灰霾环境对遥感图像具有非常严重的影响。主要分析了太阳光在灰霾环境中的传输方法。根据太阳光的传输方式,把灰霾层看作是一个不均匀的半透明-透明层。然后通过SMACC算法提取灰霾的端元信息,并利用最小二乘法反演去除灰霾后的遥感图像。本文所述的线性光谱分解去霾方法对遥感图像中气溶胶浓度低/高的灰霾的去除效果都比较好,而且较大限度地保留了图像的光谱信息。最后把本文方法和大气校     

一种基于密度均值的谱聚类算法

传统谱聚类算法在构造相似度矩阵时,高斯核函数参数选取的无规律性会对聚类结果造成严重影响。针对的这一缺陷,提出一种基于密度均值的谱聚类算法。与传统算法不同,该算法选取样本点到周围K个样本点的平均距离作为尺度参数,并引入样本点的密度信息,使得聚类结果更符合实际样本的分布。同时,由于相似矩阵能自适应不同的局部密度,使得该算法对样本的空间分布并不敏感。在不同类型数据集上的实验验证了算法的有效性和较高的鲁棒性。     

我国典型气候区大气衰减实用模型研究

无线电波在大气中传播时会受到不同程度的衰减。本文提出了５ＧＨｚ～１００ＧＨｚ频率范围内我国典型地区的大气衰减实用模型，并且也分析了模型的精度和实用范围。     

雨雾共存天气下大气衰减计算的修正模型

针对雨雾共存的特殊天气条件下大气衰减计算模型误差较大的问题,由雨雾天气的物理现象入手,对现有模型进行修正,提出更为精确、合理的大气衰减计算模型,并采用该模型对无线光通信系统的链路余量进行仿真分析。结果表明,采用已有的理论模型计算将引入较大的系统误差,而修正的计算模型更加精确。提出的修正模型和分析结论对无线光通信及其他相关领域中大气衰减的估计和评价具有重要指导意义。     

短波大气噪声的数值计算方法

采用傅里叶正弦级数和多项式插值相结合的数值方法,计算了1MHz参考频率在任意季节、任意时间段上的全球大气噪声分布,在此基础上,计算出短波有效大气噪声系数的时区中值及其相关概率分布参数,计算结果表明了该方法的准确性。与通过人工查图计算短波大气噪声的传统方法相比,该方法克服了查图算法误差较大的缺点,且极大地提高了计算效率,在短波通信线路方案设计、短波通信质量评估等方面具有重要的工程应用价值。     

海水衰减系数的多角度后向散射测量技术研究

提出了一种基于后向散射式激光雷达方程的海水衰减系数现场快速测量方法.该方法通过接收角度的调整,得到不同距离、不同散射角度下的水体散射光信号,并根据由后向散射式激光雷达方程推导出的衰减系数公式计算测量水域的衰减系数.实验结果表明,采用多角度后向散射测量的方法得到的水体衰减系数的测量误差可控制在8%以内,且由实验结果的误差分析可知,随着系统与计算方法的改进,系统的测量误差可得到进一步减小.