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中红外大气强吸收波段地气杂波全球空间分布研究
被引量：
1
1
作者
姚前
李正强
+3 位作者
樊程
许华
王思恒
陈震霆
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期3504-3512,共9页
中红外大气强吸收波段(2.7和4.3μm附近)具有抑制背景杂波信号的特点,常被用于红外探测卫星载荷上,实现目标的稳定探测与跟踪。背景杂波起伏水平对红外目标探测具有重要影响,研究中红外2.7和4.3μm波段附近的地气杂波空域起伏具有重要...
中红外大气强吸收波段(2.7和4.3μm附近)具有抑制背景杂波信号的特点,常被用于红外探测卫星载荷上,实现目标的稳定探测与跟踪。背景杂波起伏水平对红外目标探测具有重要影响,研究中红外2.7和4.3μm波段附近的地气杂波空域起伏具有重要意义。首先,利用MODTRAN辐射传输模型迭代求解6种标准大气模式下水汽和CO_(2)的光学厚度(OD),根据OD>1的准则筛选强吸收波段,并对各种大气模式下的波段计算结果取交集,最终确定的强吸收波段为:2.52~2.83和4.18~4.47μm。然后,根据遥感卫星数据产品、数据同化资料生产出背景地表和大气的全球月均产品。其中,结合MODIS短波红外和中红外4个波段(2.13、3.75、3.96和4.05μm)的月均地表反射率/发射率产品(MYD09A1/MOD11C3),采用非负矩阵分解(NMF)的方法重建出强吸收波段处的全球地表反射率产品;根据ERA5再分析数据生产全球地表温度月均产品;水汽和云光学厚度(COT)全球月均产品分别由MODIS大气产品(MOD05_L2和MOD06_L2)拼接融合得到;CO_(2)全球月均产品来自OCO-2卫星的数据同化产品;为了各类数据产品的空间匹配和节约计算资源,将全球产品限制在南北纬60°区间范围内并重采样至1°×1°的空间分辨率;接着,在有云和无云情况下,分别逐像元仿真计算两个强吸收波段的背景杂波强度,分析杂波的空间分布规律。最后,利用11×11方窗邻域统计法,对仿真结果进行杂波空域起伏的计算,换算95%概率下的杂波起伏,并进行直方图统计,从杂波抑制的角度,给出两个吸收波段的红外目标探测性能对比。研究结果表明:有云情形下,2.52~2.83μm波段背景杂波起伏水平具有“点状峰值、区域增强、整体低值”的特征;4.18~4.47μm波段杂波起伏水平呈现“区域高值、片状增强、高纬低值”的特征。无云情形下,2.52~2.83μm波段背景杂波起伏水平在水汽含量低值区,有较大增幅;4.18~4.47μm波段杂波起伏水平总体较低,大部分控制在2×10^(-4)W/m^(2)/sr/μm以内。在全球尺度上,有云时,2.52~2.83μm波段的红外目标探测性能较优,无云时,4.18~4.47μm波段的红外目标探测性能较优;研究结果能够为探测红外目标提供空域规律和谱段优选的参考依据,对增强目标的可探测性具有重要价值。
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关键词
中红外强吸收波段
杂波空域起伏
辐射传输
红外目标探测
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职称材料
题名
中红外大气强吸收波段地气杂波全球空间分布研究
被引量：
1
1
作者
姚前
李正强
樊程
许华
王思恒
陈震霆
机构
中国科学院空天信息创新研究院
中国科学院大学
中国空间技术研究院遥感卫星总体部
昆明学院信息技术学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期3504-3512,共9页
基金
国家自然科学基金国家杰出青年科学基金项目(41925019)
中国空间技术研究院CAST基金项目(YGB-1-2022-0102)
云南省李正强专家工作站(202205AF150031)资助。
文摘
中红外大气强吸收波段(2.7和4.3μm附近)具有抑制背景杂波信号的特点,常被用于红外探测卫星载荷上,实现目标的稳定探测与跟踪。背景杂波起伏水平对红外目标探测具有重要影响,研究中红外2.7和4.3μm波段附近的地气杂波空域起伏具有重要意义。首先,利用MODTRAN辐射传输模型迭代求解6种标准大气模式下水汽和CO_(2)的光学厚度(OD),根据OD>1的准则筛选强吸收波段,并对各种大气模式下的波段计算结果取交集,最终确定的强吸收波段为:2.52~2.83和4.18~4.47μm。然后,根据遥感卫星数据产品、数据同化资料生产出背景地表和大气的全球月均产品。其中,结合MODIS短波红外和中红外4个波段(2.13、3.75、3.96和4.05μm)的月均地表反射率/发射率产品(MYD09A1/MOD11C3),采用非负矩阵分解(NMF)的方法重建出强吸收波段处的全球地表反射率产品;根据ERA5再分析数据生产全球地表温度月均产品;水汽和云光学厚度(COT)全球月均产品分别由MODIS大气产品(MOD05_L2和MOD06_L2)拼接融合得到;CO_(2)全球月均产品来自OCO-2卫星的数据同化产品;为了各类数据产品的空间匹配和节约计算资源,将全球产品限制在南北纬60°区间范围内并重采样至1°×1°的空间分辨率;接着,在有云和无云情况下,分别逐像元仿真计算两个强吸收波段的背景杂波强度,分析杂波的空间分布规律。最后,利用11×11方窗邻域统计法,对仿真结果进行杂波空域起伏的计算,换算95%概率下的杂波起伏,并进行直方图统计,从杂波抑制的角度,给出两个吸收波段的红外目标探测性能对比。研究结果表明:有云情形下,2.52~2.83μm波段背景杂波起伏水平具有“点状峰值、区域增强、整体低值”的特征;4.18~4.47μm波段杂波起伏水平呈现“区域高值、片状增强、高纬低值”的特征。无云情形下,2.52~2.83μm波段背景杂波起伏水平在水汽含量低值区,有较大增幅;4.18~4.47μm波段杂波起伏水平总体较低,大部分控制在2×10^(-4)W/m^(2)/sr/μm以内。在全球尺度上,有云时,2.52~2.83μm波段的红外目标探测性能较优,无云时,4.18~4.47μm波段的红外目标探测性能较优;研究结果能够为探测红外目标提供空域规律和谱段优选的参考依据,对增强目标的可探测性具有重要价值。
关键词
中红外强吸收波段
杂波空域起伏
辐射传输
红外目标探测
Keywords
Mid-infrared strong absorption band
Clutter spatial domain fluctuation
Radiative transfer
Infrared target detection
分类号
TP79 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
中红外大气强吸收波段地气杂波全球空间分布研究
姚前
李正强
樊程
许华
王思恒
陈震霆
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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