一种应用于卫星中红外遥感的辐射传输简化计算方案 被引量：3

1

作者 姚前 许华 +11 位作者 樊程 李莉 王思恒 郑杨 徐文斌 侯伟真 徐敬海 庄齐枫 周鹏 张灏 陈震霆 李正强 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期375-390,共16页

作为可见光-近红外和热红外的连接谱段,中红外(MIR)兼具短波辐射的反射特性和长波辐射的发射特性,对于温度探测、目标识别等应用场景有十分重要的意义。目前,MIR谱段辐射传输(RT)计算仍然面临背景参数输入多且不易获取的问题。基于此,... 作为可见光-近红外和热红外的连接谱段,中红外(MIR)兼具短波辐射的反射特性和长波辐射的发射特性,对于温度探测、目标识别等应用场景有十分重要的意义。目前,MIR谱段辐射传输(RT)计算仍然面临背景参数输入多且不易获取的问题。基于此,提出了一种应用于卫星MIR遥感的RT简化计算方案。使用MODTRAN模型(MM),对MIR白天RT过程中所涉及的背景地表和大气参数定量模拟分析,得到影响RT的关键参数,据此形成一套基于MM的参数简化方案(SS)。在MODIS 6个MIR通道的中心波长处,对SS和MM计算的总辐亮度做对比验证,RMSE均小于0.004399,具有较高精度。SS仅依赖于表面温度、表面发射率、大气廓线类型、水汽和云光学厚度,不需要输入气溶胶、CO_(2)和O_(3)数据。相比MM,SS将输入参数从8类降低到5类,计算的时间效率提升了9.02%。在有限的计算资源下,本文所提的SS能够为MIR图像快速处理、大场景遥感仿真等应用领域提供支撑。 展开更多

关键词 中红外(MIR)谱段 辐射传输(rt)计算 背景参数 简化方案(SS)

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一种高效计算高光谱分辨率红外大气辐射传输的方法 被引量：11

2

作者 白文广 张鹏 +1 位作者 张文建 李俊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期99-108,共10页

传统的大气辐射传输计算方法受计算资源和效率的限制已无法满足星载高光谱分辨率红外大气遥感资料处理的需要,基于单色波长辐亮度计算加权组合的方法,开发了一种快速准确的高光谱分辨率红外大气辐射传输的计算模型FFRTM_IR.利用FFRTM_I... 传统的大气辐射传输计算方法受计算资源和效率的限制已无法满足星载高光谱分辨率红外大气遥感资料处理的需要,基于单色波长辐亮度计算加权组合的方法,开发了一种快速准确的高光谱分辨率红外大气辐射传输的计算模型FFRTM_IR.利用FFRTM_IR模型,针对研制中的FY-3D红外高光谱大气探测仪(HIRAS)的光谱指标,模拟计算了仪器的观测通道亮温,并用独立样本对模拟亮温进行了验证和比较,结果显示:FFRTM_IR对HIRAS所有通道的模拟亮温偏差均小于0.06 K,标准差有效控制在0.1 K以内;在同等计算精度下,FFRTM_IR的计算速度略快于目前国际上通用的快速辐射传输计算模型CRTM.利用FFRTM_IR模型,采用解析计算方法可以进一步得到温度廓线、水汽廓线、二氧化碳、臭氧廓线以及地表参数的雅克比矩阵,计算结果与扰动法计算结果一致性较好,有较高的计算精度.计算和分析结果表明,初步建立了一种高效的红外大气辐射传输计算模型,可用于星载高光谱红外大气探测仪器的观测仿真和资料处理. 展开更多

关键词 红外大气辐射传输 高光谱分辨率 快速计算 单色波长辐亮度加权

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研究堆退役中的快速辐射传输计算方法研究 被引量：4

3

作者 毕远杰 杨宏伟 +3 位作者 郭金森 骆志平 李传龙 陈凌 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B05期470-474,共5页

研究堆退役过程中需要强大的模拟工具来分析辐射场分布,本文针对其辐射场计算过程中结构复杂及大尺度厚屏蔽的特点,探讨了采用确定论方法和随机性方法进行计算的优缺点。在分析辐射场耦合计算趋势的基础上,选取蒙特卡罗与点核耦合的计... 研究堆退役过程中需要强大的模拟工具来分析辐射场分布,本文针对其辐射场计算过程中结构复杂及大尺度厚屏蔽的特点,探讨了采用确定论方法和随机性方法进行计算的优缺点。在分析辐射场耦合计算趋势的基础上,选取蒙特卡罗与点核耦合的计算方案,对退役过程中放射性废物储存容器所在的大尺度厚屏蔽房间的辐射场分布进行了计算。结果表明,耦合计算在保证计算精度的前提下,相对于蒙特卡罗计算可节约大量时间。 展开更多

关键词 辐射传输 耦合计算 确定论方法 随机性方法

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基于计算机模拟模型的林木冠层太阳短波辐射定量分析方法 被引量：1

4

作者 张宇 张怀清 +2 位作者 安锋 蒋玲 云挺 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期16-30,共15页

【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为... 【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二次求交,产生较多反射辐射通量。同时,由于林木的趋光性,中午树冠光线拦截率高于上午和下午10%左右。比对采用本研究方法计算的树冠辐射通量拦截比值和样地手持光电仪器实测结果,绝对误差小于6%。【结论】在测绘科学、计算机图形学及林学多学科视角融合下,本研究基于激光点云重建树木真实表观形态结构,并将蒙特卡洛光线追踪算法与物理学的双向反射和透射分布函数相融合,真实模拟光线在树冠中的传播过程,可准确获取林木冠层内太阳短波辐射分布与树冠辐射通量拦截值,对研究时空变换下林木太阳辐射吸收、光强与树冠形态结构的耦合关联及不同表型参数的林冠辐射传输模型均有重要启示意义。 展开更多

关键词 太阳短波辐射 激光点云 计算机模拟模型 树木三维重建 林木辐射传输

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大气模式与气溶胶模型对辐射传输计算的影响 被引量：2

5

作者 聂建华 张黎明 陈洪耀 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期983-986,共4页

大气模式与气溶胶模型选择是影响定量遥感应用的辐射传输计算的重要因素。人们一般凭感性认识去进行选择,有一定随意性,对其带来的影响程度关注甚少。以太阳辐射计测量为依据,对大气模式与气溶胶模型选择方法作了研究,并利用经辐射定标... 大气模式与气溶胶模型选择是影响定量遥感应用的辐射传输计算的重要因素。人们一般凭感性认识去进行选择,有一定随意性,对其带来的影响程度关注甚少。以太阳辐射计测量为依据,对大气模式与气溶胶模型选择方法作了研究,并利用经辐射定标过的光谱辐射计地面测量对辐射传输计算精度进行了验证。在昆明进行的试验表明,在0.50-0.68μm范围内,选择中纬度冬季大气模式和大陆型气溶胶,经辐射传输计算后得到的光谱辐射亮度与光谱辐射计测量结果一致性很好,差别在3.3%以内;变换大气模式对辐射传输计算产生明显影响,差别达10%左右;选择不同的气溶胶模型对辐射传输计算影响也很大,差别达11%左右。基于辐射计测量的大气模式与气溶胶模型选择避免了主观选择的不可靠性,有益于减少辐射传输计算或卫星遥感大气订正的误差。 展开更多

关键词 辐射传输计算 大气模式 气溶胶模型 太阳辐射计 光谱辐射亮度

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大气参数模式及其在辐射大气传输计算中的应用 被引量：2

6

作者 魏合理 戴聪明 +6 位作者 唐朝礼 武鹏飞 黄宏华 李学彬 朱文越 饶瑞中 王英俭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期1-8,I0012,共9页

大气辐射传输的计算精度在很大程度上依赖于大气参数的精度。建立局地的大气参数模式在光电工程的大气传输计算中将有重要应用。利用目前可获得的探空数据、卫星观测数据、地面站点的观测数据初步建立了我国不同地域的大气参数模式,包... 大气辐射传输的计算精度在很大程度上依赖于大气参数的精度。建立局地的大气参数模式在光电工程的大气传输计算中将有重要应用。利用目前可获得的探空数据、卫星观测数据、地面站点的观测数据初步建立了我国不同地域的大气参数模式,包括地面至120 km高度的温度、湿度、气压的逐日、逐月、逐年高度分布廓线、地面能见度的月平均分布,覆盖我国91个气象探空台站。并把这些大气参数模式用在通用大气辐射传输计算软件(CART)中计算大气透过率和大气背景辐射。文中展示了5个台站的大气参数时空分布以及用CART计算的大气窗口波段的透过率、大气热背景辐射逐月分布及其在我国地域的空间分布。 展开更多

关键词 大气参数模式 辐射传输 计算 时空分布

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太阳紫外线辐射预测计算模型研究 被引量：11

7

作者 郑有飞 石广玉 何金海 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期461-465,共5页

地表紫外辐射强度计算的准确与否 ,直接关系到紫外辐射指数 (UVI)预报的准确性 ,其计算方法受到气象部门的特别重视。采用简化大气辐射计算模式、离散坐标 (DISORT ,discrete -coordinate-method)辐射传输算法、气候学经验模式及观测的... 地表紫外辐射强度计算的准确与否 ,直接关系到紫外辐射指数 (UVI)预报的准确性 ,其计算方法受到气象部门的特别重视。采用简化大气辐射计算模式、离散坐标 (DISORT ,discrete -coordinate-method)辐射传输算法、气候学经验模式及观测的方法研究了南京地区紫外辐射量的变化。计算与观测的比较显示 ,简化模式、DISORT及气候学方法的计算值与观测结果具有较好的一致性。表明三种模型都具有一定的可靠性。 展开更多

关键词 辐射传输 简化模型 DISOrt 气候学模型 计算 太阳紫外线辐射 太阳能

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结构声辐射计算的边界无网格法 被引量：4

8

作者 胡海 郭文勇 马龙 《噪声与振动控制》 CSCD 2012年第5期37-41,共5页

研究函数有限维逼近插值形函数的一般要求,介绍采用移动最小二乘构建无网格插值形函数的方法与步骤;通过配点法将Kirchhoff-Helmholtz边界积分方程离散为受边界条件约束的线性方程组;最后通过分块矩阵法求解约束方程组,得到离散后的声... 研究函数有限维逼近插值形函数的一般要求,介绍采用移动最小二乘构建无网格插值形函数的方法与步骤;通过配点法将Kirchhoff-Helmholtz边界积分方程离散为受边界条件约束的线性方程组;最后通过分块矩阵法求解约束方程组,得到离散后的声辐射传输模型数值表达式。在计算实例中,分别用边界无网格法和边界元法建立声辐射传输模型进行声场计算,计算声场值与解析值相对比的结果表明,由于边界无网格法插值形函数根据求解情况自行构建,因此更灵活,具有更高的插值和计算精度。 展开更多

关键词 声学 计算声场 声辐射传输模型 边界无网格法 插值形函数 加权余量

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高速飞行器紫外辐射特性研究进展

9

作者 袁琳慧 王瑜 孙笑一 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期1-18,共18页

为了进一步明晰高速飞行器紫外辐射的相关机理与计算方法、辐射特性和未来研究方向,基于高速非平衡流场理论和紫外辐射跃迁机理,详细分析了光谱吸收系数、分子数密度等参数的计算过程,以及逐线计算法和辐射传输方程的应用场景。目前主... 为了进一步明晰高速飞行器紫外辐射的相关机理与计算方法、辐射特性和未来研究方向,基于高速非平衡流场理论和紫外辐射跃迁机理,详细分析了光谱吸收系数、分子数密度等参数的计算过程,以及逐线计算法和辐射传输方程的应用场景。目前主要是通过模拟和实验手段对NO和OH分子的碰撞–辐射模型进行研究,以预测紫外光谱和辐射特性。此外,本文还综述了紫外辐射传输建模现状,明确了高速飞行器不同位置、观测角度以及飞行高度和速度对紫外辐射亮度的影响,并指出不同比例的紫外辐射源也会对飞行器尾焰的紫外辐射特性产生影响。通过对近几十年的地面和飞行实验进行研究,分析实验数据与模拟结果的差异,提出模型中可能存在的问题和不足。未来工作将集中于构建一体化辐射模型、发展先进紫外测试技术并拓展非平衡诊断技术,以满足目标特性探测和热防护系统优化等实际需求。 展开更多

关键词 高速 紫外辐射 逐线计算法 辐射传输 碰撞-辐射模型

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三维浅海下圆柱壳声辐射预报方法研究 被引量：4

10

作者 钱治文 何元安 +2 位作者 商德江 肖妍 史博 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期1266-1276,共11页

本文通过多物理场耦合数值法、波叠加法和浅海波导声传输函数,建立了三维浅海下弹性结构声辐射理论模型,提出了浅海波导下有限长弹性圆柱壳辐射声场预报方法,研究了受周围流体和浅海上下边界耦合作用下的圆柱壳声辐射特性。研究结果表明... 本文通过多物理场耦合数值法、波叠加法和浅海波导声传输函数,建立了三维浅海下弹性结构声辐射理论模型,提出了浅海波导下有限长弹性圆柱壳辐射声场预报方法,研究了受周围流体和浅海上下边界耦合作用下的圆柱壳声辐射特性。研究结果表明:浅海下圆柱壳近程声辐射特性受结构尺寸影响较大,其远程声辐射传播规律按柱面波扩展;由于辐射声场受上下界面反射声的干涉作用,在竖直方向上的空间声场出现明显的指向性分布,而在水平方向上,低频段的空间声场为无指向性分布,其辐射声场可等效为点源声场;对于不同的简正波模式,其包含结构声辐射波动细节不同,但各模式下的声辐射曲线整体趋势不变。 展开更多

关键词 浅海波导 弹性圆柱壳 耦合计算 波叠加法 传输函数 声辐射特性

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地面卫星天线几何位置的计算

11

作者 顾能 《卫星电视与宽带多媒体》 2007年第23期32-33,共2页

根据传递信息的卫星位置来确定所设地球站天线的空间坐标，这是做到收发信息的首要条件。依据卫星转发器的全向有效辐射功率和其波束能流密度的实际分布来确定地球站天线增益、发射功率范围和最大可检功率，这是设计地球站必须考虑的因... 根据传递信息的卫星位置来确定所设地球站天线的空间坐标，这是做到收发信息的首要条件。依据卫星转发器的全向有效辐射功率和其波束能流密度的实际分布来确定地球站天线增益、发射功率范围和最大可检功率，这是设计地球站必须考虑的因素。事实上还应考虑到各种意外的干扰源对信息传输的影响， 展开更多

关键词 几何位置 卫星天线 有效辐射功率 地球站天线 计算 地面 信息传输 卫星转发器

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液体火箭喷焰红外特性的数值仿真 被引量：9

12

作者 张小英 朱定强 +1 位作者 向红军 蔡国飙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1250-1253,共4页

用传输方程积分法计算液体火箭喷焰在光谱2～5 μm的红外特性,并考虑了经过海平面一定长度的水平路程后大气对液体火箭喷焰辐射的衰减作用.计算喷焰的形状为圆柱形,温度和组分的摩尔分数沿轴向和径向变化.计算中考虑气体组分H2O,CO2,CO... 用传输方程积分法计算液体火箭喷焰在光谱2～5 μm的红外特性,并考虑了经过海平面一定长度的水平路程后大气对液体火箭喷焰辐射的衰减作用.计算喷焰的形状为圆柱形,温度和组分的摩尔分数沿轴向和径向变化.计算中考虑气体组分H2O,CO2,CO的吸收与发射,喷焰内燃气的光谱透过率用SLG模型计算,大气的光谱透过率用LOWTRAN7.0计算.给出一台推力为1.125×106N的液体火箭发动机喷焰表面以及经过海平面0.88 km水平路程大气衰减后的光谱辐射强度,经比较与参考文献给出的结果基本一致. 展开更多

关键词 液体火箭发动机 火箭喷焰 红外特性 数值仿真 光谱透过率 模型计算 大气衰减 气体组分 辐射强度 传输方程

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低高度远距离红外成象系统带通的最佳选择

13

作者 杨应槐 《红外与激光技术》 CSCD 1994年第6期43-48,共6页

在距离近地表面较远距离的大气辐射是造成弱信噪比的主要原因。这些辐射的发射主要是由大气成分如水及二氧化碳所引起的。大多数商用红外成象器利用蹄镉汞扫描型探测器作远距离水平路径研究时，达不到最佳效果。由于大气效应使探测的信... 在距离近地表面较远距离的大气辐射是造成弱信噪比的主要原因。这些辐射的发射主要是由大气成分如水及二氧化碳所引起的。大多数商用红外成象器利用蹄镉汞扫描型探测器作远距离水平路径研究时，达不到最佳效果。由于大气效应使探测的信噪比衰变，可选用在大气衰减效应最小的给定波长范围内敏感的探测器。利用有适宜掺杂的探测器和冷指滤波，能增大被探测目标的辐射量和一个更好的直接影响图象质量的目标与路径辐射比。我们介绍一种计算机算法，用于预测最佳系统响应条件。初步结果表明，在８～１２μｍ内的相当短路径处，目标与背景间表现温差△Ｔ可增大５％～１０％。 展开更多

关键词 红外成象 大气传输 路径辐射 计算机辅助计算

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