大氣和云層的三維輻射場(chǎng)景的建模與仿真技術(shù)研究.pdf

1、大氣和云是天基紅外對(duì)地目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的主要背景源，如何對(duì)大氣和云的輻射場(chǎng)景圖像進(jìn)行真實(shí)有效地仿真一直都是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)，它影響著對(duì)天基紅外目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)的可靠性。
　　本文從大氣和云的空間分布建模入手，對(duì)大氣和云的空間分布形態(tài)和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，利用分形理論中的多尺度疊加算法建立了云層的三維空間分布模型并通過控制算法中的參數(shù)對(duì)不同類型的云和運(yùn)動(dòng)的云進(jìn)行了建模。在此基礎(chǔ)上，采用米氏球形散射理論和非球形冰晶粒子散射數(shù)據(jù)庫(kù)相

2、結(jié)合的方式對(duì)大氣和云層的光學(xué)屬性進(jìn)行了研究計(jì)算，并通過球諧離散坐標(biāo)（SHDOM）輻射傳輸計(jì)算模型計(jì)算出了大氣和云的輻射場(chǎng)景。在對(duì)SHDOM輻射傳輸計(jì)算模型的研究過程中，本文提出了基于閾值分割的k區(qū)間參數(shù)組合優(yōu)化算法來選擇相關(guān)k分布法的k區(qū)間節(jié)點(diǎn)，在保證計(jì)算精度的前提下有效提高了寬波段模式下輻射傳輸計(jì)算的效率。在結(jié)合全球地貌覆蓋特征和各物質(zhì)光譜反射率數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，為SHDOM輻射傳輸計(jì)算模型提供了地表邊界條件生成模塊，為大氣和云的輻射場(chǎng)

3、景引入了地理位置環(huán)境因素。最后一部分將計(jì)算出的大氣和云的三維輻射場(chǎng)景進(jìn)行了不同觀測(cè)角度的二維投影成像，并對(duì)場(chǎng)景中的物體進(jìn)行了像面位置的定位。通過對(duì)探測(cè)器成像鏈路的仿真，最終獲得了大氣和云的輻射仿真圖像，完成了大氣和云的輻射場(chǎng)景圖像仿真系統(tǒng)，為今后的天基紅外目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)提供了數(shù)據(jù)支持。在整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，運(yùn)用到了Fortran、Visual C++、Matlab等多種程序語(yǔ)言的混合編程。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到了實(shí)際的仿真實(shí)驗(yàn)中，并