一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法：根据探测器相对大气层位置建立探测视线模型；采用MODTRAN和SHARC联合计算得到中高层大气背景红外辐射数据，并构建包含波段、纬度、季节、切点高度、观测高度、天顶角和太阳天顶角的辐射特性数据库；输入参数检索辐射特性数据库，建立红外成像模型，结合灰度图算法生成中高层大气背景红外图像。本发明专利技术采用联合仿真计算解决了MODTRAN和SHARC在计算中高层大气背景红外辐射的局限性，计算结果更加精确合理，并建立了中高层大气背景红外辐射特性数据库，能够进行任意参数下的中高层大气背景红外辐射计算和红外成像仿真，适应中高层大气的时空变换特性，为中高层大气背景红外探测提供理论支持。为中高层大气背景红外探测提供理论支持。为中高层大气背景红外探测提供理论支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法


[0001]本专利技术涉及红外辐射领域，主要涉及一种基于中光谱分辨率大气辐射传输模式(MODTRAN)和战略高空辐亮度代码(SHARC)联合仿真的中高层大气背景红外成像方法。

技术介绍

[0002]中高层大气环境在基础科学、气候环境等领域显现出来越来越重要的价值，其中红外波段具有独特而重要的作用，例如弹道红外预警、卫星遥感探测、目标探测识别等。在国内相关的测量实验和模拟仿真研究较少，因此中高层大气背景红外辐射计算和其红外成像的研究具有重要意义。
[0003]现有技术采用MODTRAN对大气临边背景进行红外辐射计算，当切点高度到达一定高度后该区域内的气体热力学状态逐渐由局域热平衡状态向非局域热平衡状态转变，此时MODTRAN采用局域热力学平衡模式(Local thermodynamics equilibrium，LET)算法模式不能准确非模拟局域热力学平衡模式(Non
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local thermodynamics equilibrium，non
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据探测器相对大气层位置建立探测视线模型；步骤2：基于所述探测视线模型，采用MODTRAN和SHARC联合计算得到高度为30km
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300km的中高层大气背景红外辐射数据；步骤3：基于步骤2得到的大气背景红外辐射数据，构建包含波段、纬度、季节、切点高度、观测高度、天顶角和太阳天顶角的辐射特性数据库；步骤4：输入参数检索辐射特性数据库检索得到成像所需的辐射数据，基于所述辐射数据建立红外成像模型以求解每一条探测视线的坐标信息，结合灰度图算法生成中高层大气背景红外图像。2.根据权利要求1所述的一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法，其特征在于，步骤1中建立了两种探测视线模型，探测器在大气上方且探测视线贯穿整个大气的探测视线模型为Limb view，探测器位于中高层大气内部的视线模型为Zenith view，探测视线Limb view切点高度D和路径长度L为：D＝(R+H)sin(π
‑
θ)
‑
R其中，D为切点高度，L为路径长度，R为地球半径，H为探测器高度，θ为探测器观测天顶角。3.根据权利要求2所述的一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法，其特征在于，所述探测器观测天顶角为钝角时，探测视线Limb view切点高度D和路径长度L为：D＝(R+H)sin(π
‑
θ)
‑
R其中，D为切点高度，L为路径长度，R为地球半径，H为探测器高度，H
up
为大气顶层高度，θ为探测器观测天顶角。4.根据权利要求2所述的一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法，其特征在于，所述探测器观测天顶角为锐角时，探测视线Zenith view点高度D和路径长度L为：D＝(R+H)sin(θ)
‑
R其中，D为切点高度，L为路径长度，R为地球半径，H为探测器高度，H
up
为大气顶层高度，θ为探测器观测天顶角。5.根据权利要求1所述的一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法，其特征在于，步骤2中取高度在30
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300km之间的预设高度值，当探测器高度低于30km采用MODTRAN计算大气红外辐射，当高度处于30
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300km之间时采用SHARC计算计算大气红外辐射；当探测器高度低于30km同时探测视线中包含预设高度值以上的大气时，采用MODTRAN和SHARC联合计算。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种基于MODTRAN和SHARC联合仿真的中高层大气背景红外成像方法，其特征在于，采用MODTRAN和SHARC联合计算具体为：首先根据波段、纬度、季节、切点高度、观测高度、天顶角和太阳天顶角，修改SHARC输入文件，实现若干切点高度和若干观测天顶角的批量计算；然后通过SHARC计算得到的中高层大气背景红外辐射光谱辐亮度，结合普朗克定律方程求解得到中高层大气背景的光谱发射率α
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【专利技术属性】
技术研发人员：施杰，史波，金峰，邢世林，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：