不同垂直高程大气红外吸收透过率的计算

基于大气中水蒸气和CO2的分布特性,在传统计算大气吸收透过率的基础上,分析了不同垂直高程大气吸收透过率的计算方法,给出了大气吸收透过率的计算模型,以及算法流程,并以CO2吸收透过率为例,计算了CO2在波长2.7μm处垂直传输时的大气吸收透过率,并给出了仿真分析,得出了大气中CO2吸收透过率与空间目标高度的关系.     

可见到近红外波段整层大气透过率的测量

通过测量太阳辐射值计算整层大气透过率的方法简单易行且精度高。利用自行研制的整层大气透过率仪测量可见到近红外波段的太阳直接辐射连续光谱,在可靠定标的基础上,推算出实际天气条件下的整层大气光谱透过率。利用Langley-plot方法对整层大气透过率仪进行标定,得到了仪器标定结果和不同时刻整层大气透过率随波长变化的曲线。将计算得到的整层大气透过率与太阳辐射计PGS-100的测量和MODTRAN计算的结果分别进行了比较,发现有较好的一致性,从而证明整层大气透过率仪设计合理,测量数据可靠。     

热红外遥感中大气透过率的研究(一):大气透过率模式的构建

大气透过率是热红外遥感中的一个重要参数。通过辐射传输模型MODTRAN模拟热红外波段的大气透过率,构建了基于大气模型、气溶胶模型、水汽量、能见度和观测天顶角等5个因素的大气透过率查找表,分析了不同参数对热红外大气透过率光谱曲线的影响,通过方差分析确定了影响大气透过率的关键因子,针对不同类型的气溶胶模型,构建了基于水汽量、能见度和观测天顶角的常用卫星传感器热红外通道的大气透过率经验模式,解决了卫星热红外遥感中大气透过率精确计算的问题。     

可见到近红外波段整层大气透过率的测量

通过测量太阳辐射值计算整层大气透过率的方法简单易行且精度高。利用自行研制的整层大气透过率仪测量可见到近红外波段的太阳直接辐射连续光谱,在可靠定标的基础上,推算出实际天气条件下的整层大气光谱透过率。利用Langley—plot方法对整层大气透过率仪进行标定,得到了仪器标定结果和不同时刻整层大气透过率随波长变化的曲线。将计算得到的整层大气透过率与太阳辐射计PGS-100的测量和MODTRAN计算的结果分别进行了比较,发现有较好的一致性,从而证明整层大气透过率仪设计合理,测量数据可靠。     

近红外氧气A带大气透过率的计算

氧气A带具有单一的吸收气体成分和独特的谱线结构,大气中分布相对均匀,在大气辐射研究中具有广阔的应用前景.大气透过率是大气辐射传输计算的核心,为了快速计算大气透过率,提出带平均透过率的数学模型.将近红外氧气A吸收带作为研究对象,以普朗克黑体辐射为基础,分析了氧气A带在762 nm附近波段的光谱吸收理论,介绍了带平均透过率数学模型的原理及方法.为了验证模型的可行性和精确度,结合实验数据,与HITRAN2004数据库逐线积分法计算的透过率进行对比,精度达到2.2％,降低了计算时间.     

基于MODTRAN的红外系统对巡航导弹探测距离的估算

基于最小可分辨对比度准则,研究了在考虑背景环境下机载红外成像系统对目标最大探测距离的计算方法.分析了红外目标在3～5μm与8～12μm两个波段上的红外辐射特征和背景辐射、大气透过率等因素对探测距离的影响,给出了探测距离的推导公式.最后用MODTRAN软件对大气透过率进行了模拟计算,得到了波数间隔为1cm-的光谱大气透过率数据.计算了各微小波长区间内辐射到探测器上的辐照度.考虑到大气透过率与距离的关系,取消了传统算法中用常数或者拟合函数来代替大气透过率的方法.以巡航导弹为例,对红外系统探测距离进行了数值计算.仿真结果表明,该计算方法具有可行性.     

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。     

实时红外大气衰减计算仿真系统集成

红外辐射的大气透过率计算作为红外仿真系统中不可缺少的一部分,要求同时兼顾准确性和实时性.文中以CIRTRAN软件包为基础,进行了基于VC++平台的移植,并针对红外仿真系统进行了集成和优化.通过在不同条件下的大气透过率计算和在红外仿真中的集成运用,证明该模块的可行性.     

基于光谱等分法估算复杂大气条件下红外成像系统的MRTD和作用距离

大气透过率是影响红外成像系统作用距离的重要因素。在大气传输过程中,红外辐射会受到大气分子的选择性吸收、散射以及复杂气象条件等的影响,这使得大气透过率成了一个复杂参量。用光谱等分法计算了大气透过率。首先利用MODTRAN软件计算一定距离时各谱线的大气透过率并建立数据库,然后按一定间隔等分光谱区域并调用数据库计算出各微小光谱区域内的大气透过率,最后将其代入模型用以计算红外系统的作用距离。与利用常数或者平均大气透过率的计算方法相比,该方法提高了计算结果的准确度。计算并分析了探测高度、湿度以及雾霾等复杂气象条件对红外成像系统MRTD和作用距离的影响。     

整层大气透过率获取方法研究进展及相关问题探讨

整层大气透过率是反映大气光学特性的一个重要参量,在大气辐射、地球资源遥感、空气质量监测、特别是光电工程等领域,都需要对大气透过率进行深入的研究。文中详细讨论了整层大气透过率的获取原理和方法,分析了不同获取方法的最新进展和存在的相关问题,对比分析了软件仿真计算和直接测量的优缺点,并对后续的研究工作进行了展望。     

我国典型地区大气透过率的计算分析

主要分析了我国典型地区(西北地区、沿海地区及大陆地区)在2~12 µm波段整层透过率与标准大气模式(1976年美国标准大气、中纬度夏季及中纬度冬季)的偏差,并比较分析了上述两种大气模式下的6种主要吸收分子透过率偏差。结果表明：使用标准大气模式计算我国典型地区的整层大气透过率存在一定的偏差,引起我国典型地区透过率与标准大气模式偏差较大的原因来自H2O分子。1976年美国标大气模式计算我国沿海及大陆地区整层大气透过率的最大绝对偏差达到0.40和0.22;中纬度夏季计算我国沿海及大陆地区7月份整层大气透过率的最大绝对偏差达到0.31和0.29;中纬度冬季计算我国西北、沿海地区1月份整层大气透过率的最大绝对偏差达到0.1和0.36。采用标准大气模式计算我国典型地区整层大气透过率存在一定的偏差,在计算时我国区域内的大气透过率必须考虑我国的大气模式。     

一种精确快速的大气吸收工程计算模型

逐线积分法计算大气吸收透过率虽然具有最高的计算精度,但实时性欠佳,限制了其工程应用价值。针对红外实时仿真的工程应用背景,提出了一种光谱分辨率为1 cm-1的大气吸收计算模型,能够兼顾计算精度和实时性要求。利用逐线积分计算得到恒定气压、温度、分子浓度和不同传输距离条件下,气体分子1 cm-1波段吸收透过率并建立了吸收透过率与高度的数学模型,进而插值计算任意路径下气体的吸收。实验表明,大气吸收透过率的计算精度高于MODTRAN,并且运算速度远快于逐线积分法。     

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.     

CART软件计算的红外大气透过率和实测值比较

初步完成了一套通用大气辐射传输软件的研制,它是一套基于我国大气模式的采用独特算法的大气辐射传输软件,可用来较快速地计算大气光谱透过率、大气热辐射、大气散射辐射和太阳直接辐照度,光谱分辨率为1cm-1。利用中近红外傅里叶光谱辐射计FTIR测得的水平红外大气透过率来验证CART软件计算水平路径上红外大气透过率的精度。比较结果表明：CART软件计算的水平大气透过率和实测值的误差最大小于0.1,均方根大约为0.04。这可以说明CART软件计算水平红外大气透过率是可靠的。     

海上激光斜程传输的大气透过率研究

为了确定激光器的发射功率,研究了海上激光斜程传输的大气透过率.通过对海上激光大气衰减的分析,推导并计算了1.06μm激光斜程传输的大气透过率,绘出了10.6μm激光大气透过率与能见度及传输距离的关系图.最后得出了一些关于1.06μm和10.6μm激光海上斜程大气传输的数据和结论.这对激光武器的研究有一定参考价值.     

视线方向上飞机红外特性及大气衰减模型研究

对飞机目标3个辐射源蒙皮、尾焰及尾喷管进行了深入分析,建立了视线方向飞机红外辐射计算模型,并综合考虑大气衰减的主要因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响,给出了一种大气透过率的计算方法.最后以3～5μm波段为例,计算了某飞机的红外辐射强度、大气透过率和经过衰减后的飞机红外辐射强度.     

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、...     

基于神经网络的红外辐射大气透过率建模及计算

基于定点测量的标准黑体温度实验数据,建立大气透过率的神经网络估计模型。在不同距离测量黑体温度后,引入BP网络自适应学习测试数据的潜在规律,建立大气透过率与当前测量距离及测试温度之间的函数关系,可以精确计算目标的实际温度。仿真结果表明,用本文方法所建的BP网络可以有效地学习样本信息,建立的非线性大气透过率模型解决了大气透过率因影响因素复杂计算难度大等问题。     

相关k分布法在水汽强吸收带计算中的应用

为了快速计算水汽强吸收带光学透过率,采用相关k分布的方法,对它们在计算水汽强吸收带大气透过率中的应用进行了理论分析和实验验证,设计并开发了相应的计算程序,分别用6种大气模式进行检验,取得了较好的实验数据.并对相关k分布法中求积网格点的选取、非均匀大气吸收系数的插值作了讨论.结果表明,相关k分布法用于宽带强吸收大气透过率计算具有精度高、速度快的优点.这一结果对于将相关k分布法快速高效地用于实际应用是有帮助的.     

基于傅立叶变换红外光谱仪的水平大气透过率测量研究

利用红外辐射源发出稳定的宽带辐射信号,ABB Bomem MR170 FTIR光谱仪作为接收探测系统,组建了一套近地面野外大气红外大气透过率测量系统.通过FTIR得到的透过率与MOTRAN的计算结果进行对比,发现二者虽然具有较好的相关度,但是在透过率较高的波段(2500～3000 cm-1,4400～4800cm->)数据仍会有较大差别.结合水汽的变化情况,分析了2400 cm-1的透过率随时间变化情况,说明在局地环境下水汽参数变化会对模型计算的大气透过率带来影响.