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《电子科技大学》 2008年
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天空背景光谱特性建模及仿真

杨春平  
【摘要】: 天空背景光谱辐射特性及其场景仿真是地面对空中目标探测、地对空遥感等领域的研究热点。地对空光学探测系统在工作时,观测系统除了接收到目标自身的辐射和目标对太阳辐射的散射辐射外,还包括大气分子、气溶胶以及云等微粒对太阳辐射的散射辐射、大气自身的热辐射以及太阳的直接辐射等,它们构成了地对空观测时的背景辐射。对于观察系统而言,能否从复杂的背景中区分出目标的关键之一在于目标与背景的光谱辐射亮度之间的对比度,因此天空背景光谱辐射亮度分布是对空监视、空中目标搜索及跟踪等应用必须考虑的基本数据。本文正是针对上述问题,对天空背景光谱辐射特性的计算方法和数值场景生成的方法作了创新性和探索性研究,为探测系统仿真提供了基础依据。 本文的主要研究内容和结果为: 1.分析了大气分子和气溶胶微粒的消光参数垂直廓线数据库的构建方法;研究了大气分子、气溶胶等的散射象函数,分析了不同情形下散射象函数的表述形式; 2.研究了无云大气情形下天空背景辐射亮度的近似计算方法;基于输运理论,研究了辐射传输方程的建立过程;对辐射传输方程的通用解法进行了分析,介绍了求解多层介质辐射传输方程的修正Eddington近似法和离散坐标法,给出了计算实例。计算结果表明:与利用离散坐标法的计算结果相比,利用修正Eddington近似法计算多次散射的贡献具有足够的精度,而且计算速度更快; 3.研究了典型水云和冰云消光参数的近似计算方法,计算结果表明:利用本文提出的近似法计算值与利用Mie理论计算出的结果符合较好;提出了典型云对天空背景辐射亮度影响的计算方法; 4.从能量守恒定律出发,建立了朗伯地表对下行辐射的反射作用引起天空背景辐射亮度的解析计算模型。利用射线追踪原理,提出了地表与大气之间单次反射、多次反射影响天空光谱辐射亮度的计算方法。计算结果表明:随着地表反射率的增加,地表反射对天空背景辐射亮度的影响也随之增强,同时在观察方向靠近地平线时,这种影响急剧增加,即存在明显的“临边增亮”效应; 5.分析了天空背景场景的数值仿真方法,同时利用辐射传输理论和分形理论对云场景仿真方法进行了研究,开发了天空背景辐射亮度计算和场景生成软件以及与目标背景合成场景的接口程序,软件中包括有云状态时的仿真程序。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P422.1;P427.1

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张琳;卷云的辐射传输与散射特性研究[D];西安电子科技大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴健;李晓敏;;通过尘障后的激光束特征[J];电子科技大学学报;1992年01期
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3 吴北婴,吕达仁;用离散坐标法检验LOWTRAN的辐射传输计算[J];大气科学;1994年02期
4 王小东;吴健;邱荣;杨春平;刘建斌;;MIE散射系数的改进算法[J];光电工程;2006年03期
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6 杨春平;魏凌;吴健;冷杰;;Effect of the reflection of underlying surface on sky radiance distribution[J];Chinese Optics Letters;2007年03期
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8 杨小丽,罗九强,王俊波,刘炎焱,万德明;大气气溶胶粒子光吸收系数的测量[J];强激光与粒子束;2003年06期
9 杨春平,吴健;旋转镜鼓式热像仪的光雷达回波特性[J];强激光与粒子束;2003年06期
10 杨春平;吴健;冷杰;;地表反射太阳辐射的参数化计算方法[J];强激光与粒子束;2007年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 肖亮,吴慧中,刘扬,汤淑春;数字景像匹配图模拟生成的建模与仿真[J];兵工学报;2005年01期
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5 周伟,李万彪;利用GMS-5红外资料进行云的分类识别[J];北京大学学报(自然科学版);2003年01期
6 胡振华;顾学军;黄腾;王颖萍;丁蕾;郑海洋;方黎;;温度不均匀性对吸收池中气体吸收的影响[J];北京理工大学学报;2011年07期
7 纪延俊,王绪安,马国利;雾中水滴对光散射的几种解释[J];滨州师专学报;2004年02期
8 张里荃;王秋爽;张岩;马艳梅;郝二娟;王晶;;日盲区紫外光非视线传输模型[J];吉林大学学报(信息科学版);2010年03期
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10 龚琳;顾大权;;基于分形的三维动态自然场景仿真[J];测绘科学;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王海华;孙贤明;刘万强;申晋;刘伟;;辐射传输方程中的单次散射参数计算[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 赵羲;刘毅锟;闫兆婵;孙曼;;基于图形硬件的深空目标光学实时成像仿真[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 佘德平;李佩;胡中平;;孔洞储集体的地震响应特征[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
4 郭君;刘争平;于长杰;;瑞利面波响应特征有限元数值模拟[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年
5 佘德平;;基于模型的小尺度异常体影响因素分析[A];中国地球物理·2009[C];2009年
6 董爱;许小剑;;一个用于0.1~1000GHz频段的大气传输计算软件[A];全国第十届信号与信息处理、第四届DSP应用技术联合学术会议论文集[C];2006年
7 白洁;邓军;;EOS/MODIS资料云雾光学厚度和有效粒子半径反演研究[A];全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文集[C];2006年
8 杨驰;白洁;刘健文;;利用MODIS资料试分析一次降水过程云微物理性质[A];中国气象学会2006年年会“首届研究生年会”分会场论文集[C];2006年
9 杨驰;白洁;刘健文;;利用MODIS资料试分析一次降水过程云微物理性质[A];中国气象学会2006年年会“卫星遥感技术进展及应用”分会场论文集[C];2006年
10 王新炜;周著华;白洁;齐琳琳;刘玉玲;;大气环境对可见光波段透过特性影响的研究[A];中国气象学会2007年年会大气成分观测、研究与预报分会场论文集[C];2007年
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1 刘其悦;基于环境星数据可见光、近红外波段的大气校正方法研究[D];河南理工大学;2010年
2 桂振东;基于OpenGL子函数构建三维实体图形库[D];沈阳理工大学;2010年
3 赵羲;小天体撞击探测光学成像仿真技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
4 林如强;基于LAI的航天遥感图像仿真与系统集成[D];福建师范大学;2010年
5 王雪艳;基于米氏散射理论的粒度测试算法研究[D];西安工业大学;2011年
6 关雪峰;中间视觉条件下电光源在介质中的视觉可见度与穿透力实验研究[D];深圳大学;2011年
7 王敏帅;激光传输仿真系统研究[D];吉林大学;2011年
8 王光兰;基于物理模型的云模拟[D];武汉理工大学;2011年
9 何莹;海上溢油高光谱监测研究[D];大连海事大学;2011年
10 潘旭光;地基微波辐射计资料的质量控制方法及其应用研究[D];南京信息工程大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金一丞,尹勇;STCW公约与航海模拟器的发展[J];大连海事大学学报;2002年03期
2 贾传荧,尹勇,金一丞;青岛 20 万吨级航道设计的模拟[J];大连海事大学学报;1998年02期
3 汪宏七,赵高祥;云和辐射──(I)云气侯学和云的辐射作用[J];大气科学;1994年S1期
4 赵燕杰;魏合理;陈秀红;徐青山;饶瑞中;;卷云短波光学特性[J];大气与环境光学学报;2007年03期
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6 陈锦标;对航海雷达模拟器应用的探讨[J];上海海运学院学报;1999年01期
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8 邹焕新,匡纲要,郁文贤;一种从SAR海洋图像中检测舰船航迹的算法[J];现代雷达;2004年01期
9 尹勇,任鸿翔,张秀凤,金一丞;航海仿真虚拟环境的海浪视景生成技术[J];系统仿真学报;2002年03期
10 齐越,沈旭昆,段米毅,程惠琳;基于Perlin噪音绘制云的方法[J];系统仿真学报;2002年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 刘峰;GPU加速的云的生成和动态模拟[D];浙江大学;2005年
2 王小东;水云及卷云辐射特性参数化[D];电子科技大学;2006年
3 贺秀兰;卷云图像处理及散射特性分析[D];电子科技大学;2008年
4 胡一笑;船行波的计算机仿真研究[D];西安电子科技大学;2008年
5 冯艳华;海面目标红外辐射特性研究[D];西安电子科技大学;2009年
6 叶文隽;SAR图像舰船尾迹检测研究[D];国防科学技术大学;2009年
7 常丽;基于分形几何的动态云模拟及纹理分割算法的研究[D];燕山大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 眭俊华,周家纪;分形模拟技术中产生可控随机序列的方法[J];成都理工学院学报;2001年02期
2 董庆生;我国典型沙区中沙尘的物理特性[J];电波科学学报;1997年01期
3 董庆生,赵振维,丛洪军;沙尘引起的毫米波衰减[J];电波科学学报;1996年02期
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6 李斌成;;空间目标的光学特性分析[J];光学工程;1989年02期
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9 吴振森,窦玉红;空间目标的可见光散射与红外辐射[J];光学学报;2003年10期
10 杨春平,吴健,何毅,彭仁军;随机粗糙柱面的激光散射特性研究[J];强激光与粒子束;2001年05期
【相似文献】
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1 邱金桓;卫星遥感大气订正的参数化模式及其模拟应用[J];遥感学报;2001年06期
2 王荣,唐伶俐,戴昌达;MODIS数据在测量地物辐射亮度和反射率特性中的应用[J];遥感信息;2002年03期
3 郝允祥,杨静,冯克嘉,高衡,陈培生;日间大气分光透射率及天空分光辐射亮度的测量[J];科学通报;1983年18期
4 郑兴武;辐射亮度相对论性变换关系的研究[J];南京大学学报(自然科学版);2000年04期
5 杨绮青;杨威;史春秀;;一种为C—dBASEⅢ增加图形功能的方法[J];山西师范大学学报(自然科学版);1992年01期
6 尹京苑,邓明德,钱家栋,房宗绯,赵保宗,刘晓林;由遥感资料反演介质应力状态的原理与数学方法[J];地震学报;2003年04期
7 曾开华;彭青玉;;高精度恒星孔径测光注释[J];天文研究与技术;2010年02期
8 周玉龙;;超大视场红外告警系统的成像特点分析[J];应用光学;2010年06期
9 杨为民;在CCD观测中用重心法测量恒星位置的空间分辨率和平场改正、天空背景及噪声的影响—CCD天文测量方法(Ⅱ)[J];天文研究与技术;1990年03期
10 吴剑强;;防止冬季电传机变字及漏打印——对PC-1500传报接口程序的改进[J];浙江气象;1990年03期
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1 李艳娜;谭碧涛;景春元;;白天背景辐射简便算法与MODTRAN的比较[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 刘永亮;朱敏韬;余存光;;基础数据维护在铁路运输管理信息系统中应用的实现[A];铁道部信息技术中心成立30周年暨铁路运输管理信息系统(TMIS)工程全面竣工投产TMIS工程建设论文专辑(二)[C];2005年
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4 代毅;王学田;高本庆;;典型云背景红外图像的生成算法[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
5 李国强;艾淑芳;;一种天空背景红外图像目标检测方法[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(下册)[C];2010年
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8 顾继雄;吴晓东;高丽莉;;利用手机短信查询和监控生产实时数据的实现[A];自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C];2008年
9 傅蓉;邱立青;邓才玉;;HFETR与MCNP程序的接口程序的开发[A];全国计算物理学会第六届年会和学术交流会论文摘要集[C];2007年
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1 记者 程瑞云 通讯员 金大军;通钢L3与L4接口程序上线运行[N];中国冶金报;2006年
2 山东 猫咪老爸;山转水移白云飘[N];电脑报;2003年
3 实习记者 范爱红 通讯员 李晶;网上举报系统助推检察工作[N];天津政法报;2006年
4 佚名;用户眼中的无线界面[N];计算机世界;2004年
5 王绶琯;诺贝尔科学奖离我们有多近?[N];大众科技报;2008年
6 翎羽飞扬;用M2P成就你的SP梦想[N];中国电脑教育报;2005年
7 记者 朱琳 通讯员 王昆曼;郑州网通完善宽带工单处理系统[N];人民邮电;2005年
8 宁川;杭钢:高度重视信息化战略规划(十)[N];中国冶金报;2005年
9 肖英龙;国外钢水连续测温技术简介[N];世界金属导报;2004年
10 刘春宁;全市农信社征信系统建设步入快车道[N];陇东报;2006年
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2 牛金星;红外探测系统杂散辐射的分析与抑制技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2010年
3 孙鑫;可变材质的交互级全局光照明绘制算法的研究[D];浙江大学;2008年
4 王伟国;空间目标白天光电探测技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
5 宋滢;非均质半透明材质的绘制及编辑算法研究[D];浙江大学;2009年
6 蔡国印;基于MODIS数据的地表温度、热惯量反演研究及其在土壤水分、地气间热交换方面的应用[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
7 王钦军;高/多光谱遥感目标识别算法及其在岩性目标提取中的应用[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
8 张岱宇;蓝宝石的冲击光辐射及其高压相图[D];西南交通大学;2008年
9 黄伟;涡扇发动机排气系统红外特征计算与抑制技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 唐敬友;冲击压缩下甲烷、氩气的高温辐射特性与反应流体动力学研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
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1 付娴娴;云辐射图像的分析处理[D];电子科技大学;2007年
2 刘淼;下垫面在地对空观测中的作用以及天空背景仿真软件开发[D];电子科技大学;2006年
3 王超范;一种地面场景动态红外仿真方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 贺秀兰;卷云图像处理及散射特性分析[D];电子科技大学;2008年
5 冯艳华;海面目标红外辐射特性研究[D];西安电子科技大学;2009年
6 张爱丽;强天空背景光条件下空间激光通信系统的光斑检测技术研究[D];长春理工大学;2011年
7 李刘苗;海天背景目标红外辐射特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 张可;飞行器蒙皮红外辐射图像生成技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 曾开华;高精度恒星孔径测光注释[D];暨南大学;2010年
10 龙波;天空背景下红外弱小目标的检测与跟踪算法研究[D];电子科技大学;2010年
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