海面红外辐与散射特性研究.pdf

摘要本文利用蒙特卡罗方法,。,在不同的观测高度和不同季节太阳在可见光和红红外波段内的光谱辐照度,在不同季节和不同观测高度下天空在红外波段内的光谱辐照度,相同时刻下不同地理位置的光谱辐照度。结合海面红外辐射理论,计算了海面面元的自身红外辐射亮度,分析了在红外和远红外海面红外辐射的特点;将海面自身红外辐射亮度映射到探测器的每一个像素上,仿真出了在海面在不同风速及不同温度下和波段内海面自身红外辐射图形。根据粗糙面散射理论,得到了粗糙面面元之间的遮挡函数,算出在不同入射和散射情况下的遮蔽函数,实际计算中利用几何关系判断面元的遮挡效应,采用几何光学近似法求出每一个面元对天背景辐射的散射强度后,将所有面元在某一方向的贡献相加,从而得到总的散射强度。关键词:海面红外辐射辐射散射
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第一章绪论研究背景及意义炕旧鲜且恢碌摹:罄碢又得到了张力波谱吼根海谱定义为海面高度起伏相关函数的浠唬苯痈隽斯钩珊C娓谐波分量相对于空间频率和方位的分布,可以说是描述海面最基本的方法之一。由于海谱已足以用来研究一部分有关的理论与应用问题,并且它最容易由观测得到,因此人们一般都是先由实验得到海面的功率谱,然后再在此基础上利用谱理论提取各种海面参数或重构海面。海谱可分为重力波谱和张力波谱。最早提出的谱是捉鞘视糜诔浞殖沙し缋说囊恢职刖橹亓Σㄆ啄P汀4似所根据的观测资料较粗糙,并且在概念上也不同于通常定义的海浪谱,但在海洋工程和海浪预报中发挥过重要作用,而且其基本形式也被后来提出的谱模式仿效。年蚆甓员贝笪餮蟮墓鄄庾柿辖蟹治总结并进行无因次化得到了谱,它也属于重力波谱,但与紫啾龋它具有较充分的观测资料,分析方法也较为有效,故自六十年代中期后,谱在海浪研究及有关工程问题中得到广泛应用,逐渐取代了岬谱。年】等人将谱与岢龅恼帕Σㄆ紫嘟岷希⑼乒愕蕉问剑玫搅艘恢既包括重力波谱又包括张力波谱的完全海谱,称其为陌刖楹F住】也基于实验并结合流体动力学得到了对充分发展的海浪在频率约大于谱和追逯灯德倍以上的重力波谱。在其适用的范围内,它与谱和住据该谱模型计算出的散射结果与实测数据符合较好,因此得到了广泛应用。以上几种海谱模型都属于稳态海谱,即假设海面满足充分生成的条件,海态只与风速有关。这只是一种理想情况,在实际当中,由于波浪问能量转换的复杂性及大气条件的多变性,海面多处于非稳态,还需要引入其它的参数来描述海面。根据海谱可以计算出海面的所有一阶和二阶统计参量,另外,从谱出发还可以得到海面的高度起伏函数,【牵浠舅枷胧牵憾园自肷蠪变换,在频率域用海谱对其进行滤波,再做浠坏玫胶C娴钠鸱叨取5庵址椒ㄖ荒芄乖炷骋皇笨痰暮背景的红外辐射研究起步较早,在五六十年代美国就开始这方面的研究,背景的红外辐射特性研究涉及面很广,涉及到海面、天空、太阳、地表等的辐射及反射辐射或散射辐射。针对本文所研究的海面目标涉及到的背景辐射有海面、天面。
貴八侵涞南嗷ス叵担赫舛阅勘晏卣骼砺墼す馈⑹笛槭莼袢⒔空、太阳等的辐射及反射辐射或散射辐射。太阳辐照度、天空大气辐射亮度和海背景辐射亮度是由一些参数决定的,可以利用大气传输模型,如计算。本文计算了不同波段一天不同时刻和一年不同季节太阳光谱辐照度、天背景辐射亮度及海背景辐射亮度,并对计算结果进行了分析。目标和环境光学特性【渴嵌钥刹饬抗庋Р瘟康目蒲枋觯从沉斯獠紫外、可见光、红外勘旰突肪诚嗷プ饔貌奈锢硐窒螅沂玖四勘旰突肪车墓有本质。研究目标和环境光学特性关键就是研究目标和环境光散射辐射特性。目标和环境光散射辐射特性研究包括目标对特定光波照射的反射、散射,目标自身辐射,环境光散射辐射和其传输特性,目标对环境光辐射散射等一系列的问题。涉及波段包括紫外、可见光以及红外波段。研究基本理论包括粗糙面电磁散射理论、电磁辐射理论、大气传输理论、大气背景辐射理论、热传导理论;涉及目标表面激光雷达散射截面的计算、大气背景辐射传输计算、目标对激光和背景红外辐射散射的计算、目标自身红外辐射的计算等领域。本文基于以上问题展开工作。目标与环境的光散射涉及的主要概念就是和双向反射分布函数立模型库、特征提取和识别的研究,为我国国防武器装备的研制、试验、训练、使用及评估、采购、管理提供技术支撑。研究环境光辐射及其传输是研究以上问题的一个基础,这里提到的环境光辐射涉及的范围非常广,包括阳光、天空、海面、地表等的辐射和反射辐射或散射辐射,环境的光传输问题则包括光在大气传输中的衰减和大气湍流对光传输的影响,这对激光精确制导、引信技术有重要的理论和应用价值,而且在大气光学遥感成像和环境检测方面同样有重要应用。对目标与环境特性展开计算机与半实物仿真研究对目标激光红外波