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.     

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。     

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。     

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.     

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%。     

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.     

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.     

红外辐射大气透射率求解模型的建立与分析

红外辐射大气透射率对目标辐射的测量精度影响很大。分析了红外辐射在大气中的传输衰减,建立了红外辐射大气透射率的求解模型。利用编制的红外辐射大气透射率计算程序研究了特定辐射路径下的大气透射率在一日内的变化情况,对不同气象条件和辐射路径下的大气透射率进行了计算,研究了大气温度、相对湿度、路径起始高度、辐射路程、天顶角对大气透射率的影响,并对计算结果进行了分析。计算结果对精确计算红外辐射大气透射率和研究气象条件、路径几何参数对红外辐射大气透射率的影响具有一定的指导意义。     

利用温度权重函数反演大气温度廓线的相关理论研究

要利用温度权重函数反演大气温度廓线,首先要了解相关概念和理论。本文的主要研究内容是地基双通道微波 辐射计在大气温度廓线遥感和反演中的相关理论：5mm频段氧气吸收带的吸收特征;微波遥感大气温度辐射方程特性; 大气透过率和权重函数的计算。得出了上行和下行大气辐射方程温度权重函数的特性、不同观测高度和观测角度的大气 透过率、地基微波辐射计的权重函数。     

舰载红外系统对反舰导弹探测能力的计算模型

通过分析反舰导弹的红外辐射特征,给出了不同气象条件和传输路径上红外大气传输的衰减方程,然后给出舰载红外系统对反舰导弹红外探测能力的计算模型.在模型的求导过程中,考虑了光机扫描型和凝视型两种红外系统的不同,结合影响探测能力的多种因素,进一步完善了光机扫描型和凝视型红外系统的作用距离方程和目标发现概率计算模型,可对不同气象条件下舰载红外系统在不同方位上的探测能力进行理论分析和系统的综合性能评价.     

雷达天空背景噪声分析

雷达探测是信号与噪声的对抗过程,探测系统的性能集中体现在信噪比(SNR)的大小上。探测系统中噪声的大小直接决定了雷达系统的探测灵敏度,进而影响雷达的探测威力,其中,天空背景噪声是雷达噪声的一级输入,其大小对系统总噪声会产生极大的影响。在前人的研究基础上,文中从天空背景噪声产生的原理出发,通过第一性原理计算,分析在不同大气条件下天空背景噪声的大小及其影响因素,进一步结合雷达的天线方向图,计算不同副瓣大小的雷达天线接收的天空背景噪声,为雷达天线的设计和雷达威力的估算分析提供参考。     

基于OpenGL的飞行场景红外仿真

在现代化战争中,红外探测与制导技术的使用已越来越广泛,因此如何实时生成战场环境的红外图像就变得非常重要。在Visual C++6.0环境中,利用OpenGL构建了可见光飞行场景;主要基于红外辐射相关理论,对场景中的目标和背景模型进行了红外辐射特性分析,并计算出了各部分模型面元的红外辐射强度;同时使用LOWTRAN7软件分析了大气衰减的影响,并通过灰度量化和OpenGL渲染技术构建了一种实时、动态的飞行场景红外仿真系统。试验结果表明,该系统能够实时生成飞行目标在不同红外波段及不同大气环境影响下的红外图像。     

顾及BRDF和大气影响的摆扫式航空高光谱边缘辐射畸变校正

讨论了顾及传输路径差异和方向性反射差异的边缘辐射校正方法,并根据POS数据改正了由于姿态变化引起的边缘畸变.以实用型模块化成像光谱仪(Operational Modular Imaging Spectrometer,OMIS-Ⅲ)影像为例,采用上述方法进行边缘校正,最后采用近似同一扫描行上的同类地物光谱进行对比,得出校正后的光谱吻合度比校正前更高.     

反舰导弹红外辐射特性的建模与仿真

研究了以涡喷发动机为动力的反舰导弹的中波红外辐射特性。分别建立了反舰导弹尾喷口、尾焰和蒙皮辐射强度的计算模型,并考虑了尾焰对尾喷口辐射和尾焰辐射的影响。通过MODRTAN软件分析了3～5 μm波段大气红外辐射的衰减特性。最后,将所建模型的理论计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,建立的计算模型和方法能较好地模拟不同探测角度下反舰导弹的红外辐射特性。