隨著科學技術的快速發(fā)展，飛機、彈道導彈等飛行器的紅外輻射特征也越來越受到關注，及時發(fā)現(xiàn)這些目標對于軍事防御具有重要意義。但飛行器的紅外特征不僅與飛行物自身紅外輻射特性息息相關，與飛行器所在環(huán)境背景的紅外輻射特性也有巨大的關系。因此，建立衛(wèi)星遙感紅外探測模型展開研究十分必要。影響飛行器紅外輻射特性的因素主要有地表輻射和大氣輻射，構成了地球及臨邊紅外輻射背景。根據(jù)地球背景和臨邊背景的不同特性，本文建立了衛(wèi)星紅外遙感模型、地球背景紅外輻射計算模型、臨邊背景紅外輻射計算模型，針對3~5μm和8~14μm兩波段展開研究，并基于輻射計算結果建立相關數(shù)據(jù)庫和輻射計算軟件。 針對地球背景紅外輻射開展了如下研究。首先，基于地表溫度反演模型，利用MODIS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，采用劈窗法反演獲得一月和七月1km地表分辨率的全球地表溫度分布，依據(jù)GLCNMO地表類型覆蓋數(shù)據(jù)和典型地表光譜特性曲線獲得所求波段全球地表發(fā)射率分布。在地表溫度和發(fā)射率數(shù)據(jù)的基礎上，建立了地表輻射模型，計算獲得了3~5μm和8~14μm兩波段一月和七月1km分辨率全球地表紅外輻射分布。其次，基于地表上空大氣輻射計算模型，利用MODTRAN大氣輻射軟件計算獲得了不同緯度、季節(jié)一月和七月大氣紅外輻射。再次，基于地球背景紅外輻射計算模型，將地表輻射與大氣輻射結合獲得了地球背景紅外輻射分布。分析獲得了影響地球背景紅外輻射特性的主要因素為地表溫度、地表類型、季節(jié)和緯度。最后，基于以上研究建立了地表參數(shù)數(shù)據(jù)庫、地球背景紅外輻射數(shù)據(jù)庫和地球背景紅外輻射快速計算軟件。針對地球背景展開的研究和獲得的結果為地球背景紅外輻射探測提供了理論支持、基礎數(shù)據(jù)和應用軟件。 針對臨邊背景紅外輻射開展了如下研究。首先，建立臨邊背景紅外輻射計算模型，利用MODTRAN輻射計算軟件，針對3~5μm和8~14μm兩波段，計算獲得了低、中、高三個緯度冬夏兩季的臨邊背景紅外輻射。并分析獲得了影響臨邊背景紅外輻射的主要因素為：切線高度、緯度、季節(jié)、氣溶膠和輻射計算波段。其次，基于臨邊背景紅外輻射探測模型和臨邊背景紅外輻射結果建立了臨邊背景紅外輻射計算軟件、臨邊背景輻射數(shù)據(jù)庫和臨邊紅外輻射快速計算軟件。以上關于臨邊紅外輻射的研究為臨邊背景紅瓦輻射提供了理論支持和數(shù)據(jù)基礎，并對紅外輻射探測器的設計提供了指導。 本文建模計算獲得了地球及臨邊背景紅外輻射特性，并分析了影響背景輻射的主要因素，最后建立了相關數(shù)據(jù)庫和輻射計算軟件。本文關于地球及臨邊背景紅外輻射的研究為地球及臨邊背景紅外輻射探測提供理論支持、數(shù)據(jù)基礎和可以可供直接使用的數(shù)據(jù)庫、輻射計算軟件。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：P422.61
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
圖表清單
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地球及臨邊背景簡介
        1.2.2 地球及臨邊背景紅外輻射研究現(xiàn)狀
        1.2.3 地表溫度反演研究現(xiàn)狀
        1.2.4 大氣輻射計算研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究工作
第二章 MODIS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演及地表輻射計算
    2.1 MODIS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)介紹
        2.1.1 地球觀測系統(tǒng)（EOS）
        2.1.2 中分辨率成像光譜儀 MODIS
    2.2 劈窗法反演地表溫度
        2.2.1 計算亮度溫度
        2.2.2 估計地表發(fā)射率
        2.2.3 計算大氣透過率
    2.3 地球背景輻射計算
第三章 輻射在大氣中的傳輸理論
    3.1 地球大氣系統(tǒng)
        3.1.1 大氣熱結構
        3.1.2 大氣壓力隨高度變化
        3.1.3 地球大氣的組成
    3.2 大氣輻射過程及性質(zhì)
        3.2.1 輻射基本定律
        3.2.2 大氣粒子的光散射與吸收
    3.3 輻射的傳輸
        3.3.1 輻射傳輸方程
        3.3.2 輻射傳輸?shù)臄?shù)值解法
    3.4 輻射傳輸?shù)墓庾V積分
        3.4.1 透過率和吸收率
        3.4.2 逐線積分模式
        3.4.3 帶模式
        3.4.4 k 分布模式
    3.5 大氣輻射計算方法
第四章 地球及臨邊背景輻射計算模型
    4.1 衛(wèi)星遙感紅外探測模型
    4.2 地球背景紅外輻射計算模型
        4.2.1 地表溫度反演模型
        4.2.2 地球背景紅外探測幾何模型
        4.2.3 臨邊探測區(qū)域判斷模型
        4.2.4 地球背景紅外輻射計算模型
    4.3 臨邊背景紅外輻射計算模型
        4.3.1 臨邊背景紅外輻射幾何計算模型
        4.3.2 臨邊背景紅外輻射計算模型
    4.4 數(shù)據(jù)庫建設及軟件編寫
        4.4.1 建設數(shù)據(jù)庫
        4.4.2 編制輻射計算軟件
第五章 計算結果及分析
    5.1 地球背景紅外輻射研究結果及分析
        5.1.1 全球表面溫度反演結果
        5.1.2 大氣層外全球紅外輻射模擬結果
    5.2 臨邊背景紅外輻射研究結果及分析
        5.2.1 臨邊背景紅外輻射亮度分布
        5.2.2 影響臨邊紅外輻射亮度分布的主要因素
    5.3 輻射數(shù)據(jù)庫和輻射快速計算軟件
第六章 總結
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文

【參考文獻】

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本文編號：2850634