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大气中氧气辐射吸收被动测距技术
作者：闫宗群，张瑜 著
出版社：科学出版社
出版时间：2020-06-01
ISBN：9787030635969
定价：¥128.00
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内容简介
《大气中氧气辐射吸收被动测距技术》围绕对争夺战场主动权、制空权以及实现战场单向透明等极具意义的远距离、高精度光电被动测距技术的热点和难点，以氧气光谱吸收为基础，重点研究新型被动测距技术的可行性、原理及系统，以及目标提取与背景抑制、距离反演等技术与应用难题。《大气中氧气辐射吸收被动测距技术》共8章，第1章是对被动测距技术相关知识、现状及关键技术的概述；第2章分析地球大气物理分布特征及氧气的吸收光谱；第3章分析基于氧气吸收被动测距技术的原理和系统；第4章是背景光谱特性分析；第5章研究基于氧气吸收率差异的目标提取方法；第6章研究基于混合像元分解技术的背景抑制方法；第7章建立氧气吸收率与路径长度关系的数学模型；第8章是不同探测系统下的测距效果验证分析。
作者简介
暂缺《大气中氧气辐射吸收被动测距技术》作者简介
目录
目录
前言
第1章 概述 1
1.1 被动测距技术 4
1.2 基于目标辐射和大气光谱吸收传输特性的被动测距技术 7
1.3 基于氧气吸收被动测距技术的关键技术现状 11
1.3.1 高光谱目标探测与目标提取技术 11
1.3.2 复杂背景抑制和消除技术 14
1.3.3 吸收率处理模式 16
参考文献 18
第2章 地球大气物理分布特性及氧气吸收光谱 27
2.1 地球大气物理分布特性 27
2.1.1 大气组成 27
2.1.2 大气分层 28
2.1.3 温度、压力、气体分子浓度随海拔的变化 31
2.2 氧气分子的吸收光谱 34
2.2.1 氧气分子的基态和激发态 36
2.2.2 氧气分子的近红外和可见光吸收带系 39
2.3 备选氧气吸收带的测距能力分析 47
2.4 气象因素对氧气吸收影响的分析 53
2.4.1 季节变化对氧气吸收带影响的分析 53
2.4.2 雾对氧气吸收带影响的分析 55
2.4.3 降雨对氧气吸收带影响的分析 57
2.5 本章小结 58
参考文献 59
第3章 基于氧气吸收被动测距技术的基本原理与系统分析 61
3.1 基于氧气吸收被动测距技术的基本原理 61
3.2 点探测式多光谱测距系统分析 67
3.3 成像式多光谱测距系统分析 79
3.3.1 测距光谱通道数目与位置 81
3.3.2 测距光谱通道带宽 90
3.3.3 数值分析 94
3.4 四维成像光谱测距系统分析 100
3.4.1 四维成像光谱仪的成像原理 102
3.4.2 四维成像光谱仪系统的傅里叶分析 103
3.4.3 数值分析 109
3.5 本章小结 112
参考文献 112
第4章 背景光谱特性分析 115
4.1 背景辐射的来源 115
4.1.1 太阳直接辐射 115
4.1.2 大气粒子的散射及吸收 116
4.1.3 地表热辐射及地表对太阳辐射的反射 119
4.2 氧气A吸收带天空背景辐射亮度模型 119
4.3 极端天气大气透过率计算模型 124
4.3.1 大气参数的分布特性 124
4.3.2 极端天气大气气溶胶粒子分布 125
4.3.3 极端天气大气透过率模型 127
4.4 数值计算与分析 127
4.4.1 晴天无云天空背景辐射特性 127
4.4.2 极端天气天空背景辐射亮度和大气透过率 131
4.5 背景光谱辐射强度变化对测距精度的影响 135
4.5.1 试验设备 135
4.5.2 试验条件及试验方案 135
4.5.3 测距试验及分析 137
4.6 本章小结 140
参考文献 140
第5章 基于氧气吸收率差异的目标提取技术 142
5.1 光谱图像的目标提取算法 142
5.2 尾焰目标辐射计算模型 143
5.3 氧气吸收率分布特性与目标提取方法 144
5.3.1 天空背景氧气吸收率分布特性分析 144
5.3.2 目标辐射氧气吸收率分布特性分析 145
5.3.3 基于氧气吸收率差异的目标提取方法 146
5.4 天空背景辐射光谱测量试验 146
5.4.1 试验设备 147
5.4.2 试验条件及试验方案 147
5.4.3 氧气吸收率分布特性分析 147
5.4.4 试验结论 150
5.5 目标辐射光谱和太阳反射光谱测量试验 150
5.5.1 试验设备 151
5.5.2 试验条件及试验方案 152
5.5.3 氧气吸收率分布特性分析 152
5.5.4 试验结论 156
5.6 基于氧气吸收率差异的目标提取试验 157
5.7 本章小结 159
参考文献 159
第6章 基于混合像元分解技术的背景抑制方法 160
6.1 极端天气条件下目标与背景光谱混合模型 160
6.1.1 光谱图像像元混合机理 160
6.1.2 目标与极端天气背景的混合像元模型 162
6.2 极端天气条件下的背景抑制方法 165
6.2.1 混合像元分解技术原理及流程 165
6.2.2 目标光谱提取方法 168
6.2.3 极端天气背景抑制方法基本流程 170
6.3 极端天气条件下被动测距试验 171
6.3.1 降雨天气条件下被动测距试验 171
6.3.2 雾霾天气条件下被动测距试验 176
6.3.3 降雪天气条件下被动测距试验 180
6.4 本章小结 184
参考文献 185
第7章 氧气吸收率与路径长度关系数学模型 186
7.1 氧气吸收系数及其相关性 186
7.1.1 氧气吸收系数及相关K分布法 186
7.1.2 氧气吸收系数分布的相关性 189
7.1.3 氧气吸收系数的温度压强变化关系 197
7.2 非均匀路径的氧气吸收率模型 202
7.3 数学模型的数值分析 206
7.4 数学模型的误差分析 218
7.4.1 吸收系数误差 218
7.4.2 折射吸收误差 221
7.4.3 路径离散误差 230
7.5 本章小结 232
参考文献 233
第8章 不同探测系统下的被动测距试验 235
8.1 点探测式多光谱被动测距系统测距试验 235
8.1.1 旋转滤波片式单通道点探测式多光谱被动测距系统试验 235
8.1.2 并行式多通道点探测式多光谱被动测距系统试验 241
8.2 成像式多光谱被动测距系统测距试验 271
8.2.1 光谱采集系统及目标 271
8.2.2 近程被动测距试验 273
8.2.3 远程被动测距试验 280
8.3 本章小结 291
参考文献 292
附录 光谱仪作用距离分析 294
前言
第1章 概述 1
1.1 被动测距技术 4
1.2 基于目标辐射和大气光谱吸收传输特性的被动测距技术 7
1.3 基于氧气吸收被动测距技术的关键技术现状 11
1.3.1 高光谱目标探测与目标提取技术 11
1.3.2 复杂背景抑制和消除技术 14
1.3.3 吸收率处理模式 16
参考文献 18
第2章 地球大气物理分布特性及氧气吸收光谱 27
2.1 地球大气物理分布特性 27
2.1.1 大气组成 27
2.1.2 大气分层 28
2.1.3 温度、压力、气体分子浓度随海拔的变化 31
2.2 氧气分子的吸收光谱 34
2.2.1 氧气分子的基态和激发态 36
2.2.2 氧气分子的近红外和可见光吸收带系 39
2.3 备选氧气吸收带的测距能力分析 47
2.4 气象因素对氧气吸收影响的分析 53
2.4.1 季节变化对氧气吸收带影响的分析 53
2.4.2 雾对氧气吸收带影响的分析 55
2.4.3 降雨对氧气吸收带影响的分析 57
2.5 本章小结 58
参考文献 59
第3章 基于氧气吸收被动测距技术的基本原理与系统分析 61
3.1 基于氧气吸收被动测距技术的基本原理 61
3.2 点探测式多光谱测距系统分析 67
3.3 成像式多光谱测距系统分析 79
3.3.1 测距光谱通道数目与位置 81
3.3.2 测距光谱通道带宽 90
3.3.3 数值分析 94
3.4 四维成像光谱测距系统分析 100
3.4.1 四维成像光谱仪的成像原理 102
3.4.2 四维成像光谱仪系统的傅里叶分析 103
3.4.3 数值分析 109
3.5 本章小结 112
参考文献 112
第4章 背景光谱特性分析 115
4.1 背景辐射的来源 115
4.1.1 太阳直接辐射 115
4.1.2 大气粒子的散射及吸收 116
4.1.3 地表热辐射及地表对太阳辐射的反射 119
4.2 氧气A吸收带天空背景辐射亮度模型 119
4.3 极端天气大气透过率计算模型 124
4.3.1 大气参数的分布特性 124
4.3.2 极端天气大气气溶胶粒子分布 125
4.3.3 极端天气大气透过率模型 127
4.4 数值计算与分析 127
4.4.1 晴天无云天空背景辐射特性 127
4.4.2 极端天气天空背景辐射亮度和大气透过率 131
4.5 背景光谱辐射强度变化对测距精度的影响 135
4.5.1 试验设备 135
4.5.2 试验条件及试验方案 135
4.5.3 测距试验及分析 137
4.6 本章小结 140
参考文献 140
第5章 基于氧气吸收率差异的目标提取技术 142
5.1 光谱图像的目标提取算法 142
5.2 尾焰目标辐射计算模型 143
5.3 氧气吸收率分布特性与目标提取方法 144
5.3.1 天空背景氧气吸收率分布特性分析 144
5.3.2 目标辐射氧气吸收率分布特性分析 145
5.3.3 基于氧气吸收率差异的目标提取方法 146
5.4 天空背景辐射光谱测量试验 146
5.4.1 试验设备 147
5.4.2 试验条件及试验方案 147
5.4.3 氧气吸收率分布特性分析 147
5.4.4 试验结论 150
5.5 目标辐射光谱和太阳反射光谱测量试验 150
5.5.1 试验设备 151
5.5.2 试验条件及试验方案 152
5.5.3 氧气吸收率分布特性分析 152
5.5.4 试验结论 156
5.6 基于氧气吸收率差异的目标提取试验 157
5.7 本章小结 159
参考文献 159
第6章 基于混合像元分解技术的背景抑制方法 160
6.1 极端天气条件下目标与背景光谱混合模型 160
6.1.1 光谱图像像元混合机理 160
6.1.2 目标与极端天气背景的混合像元模型 162
6.2 极端天气条件下的背景抑制方法 165
6.2.1 混合像元分解技术原理及流程 165
6.2.2 目标光谱提取方法 168
6.2.3 极端天气背景抑制方法基本流程 170
6.3 极端天气条件下被动测距试验 171
6.3.1 降雨天气条件下被动测距试验 171
6.3.2 雾霾天气条件下被动测距试验 176
6.3.3 降雪天气条件下被动测距试验 180
6.4 本章小结 184
参考文献 185
第7章 氧气吸收率与路径长度关系数学模型 186
7.1 氧气吸收系数及其相关性 186
7.1.1 氧气吸收系数及相关K分布法 186
7.1.2 氧气吸收系数分布的相关性 189
7.1.3 氧气吸收系数的温度压强变化关系 197
7.2 非均匀路径的氧气吸收率模型 202
7.3 数学模型的数值分析 206
7.4 数学模型的误差分析 218
7.4.1 吸收系数误差 218
7.4.2 折射吸收误差 221
7.4.3 路径离散误差 230
7.5 本章小结 232
参考文献 233
第8章 不同探测系统下的被动测距试验 235
8.1 点探测式多光谱被动测距系统测距试验 235
8.1.1 旋转滤波片式单通道点探测式多光谱被动测距系统试验 235
8.1.2 并行式多通道点探测式多光谱被动测距系统试验 241
8.2 成像式多光谱被动测距系统测距试验 271
8.2.1 光谱采集系统及目标 271
8.2.2 近程被动测距试验 273
8.2.3 远程被动测距试验 280
8.3 本章小结 291
参考文献 292
附录 光谱仪作用距离分析 294
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