红外特性测量中大气传输快速修正方法

摘要

本发明属于信号特征控制技术技术领域，具体涉及一种红外特性测量中大气传输快速修正方法。该方法包括以下步骤：步骤一：设置计算参数；步骤二：选择气象模式；步骤三：根据选取的气象模式调用MODTRAN软件中相应的计算模型来进行大气传输修正参数计算；步骤四：设置大气传输修正数据计算的网格密度，计算出距离测量站位址不同观测高度和水平投影距离位置点的大气透过率和背景辐射亮度；步骤五：调用计算出的大气透过率和背景辐射亮度网格数据表格，对数据进行差分，得出不同观测仰角和观测距离点的大气透过率和背景辐射亮度变化曲线。该方法可实现对获取的目标红外辐射特性试验数据的实时快速处理。

说明书

技术领域

本发明属于信号特征控制技术技术领域，具体涉及一种红外特性测量中大 气传输快速修正方法。

背景技术

大气传输和背景辐射特性研究在目标光学特性研究和光电探测系统设计等 诸多领域内广泛应用，是对红外特性测量结果进行定量化处理的重要环节。在 外场动态测量目标红外辐射特性时，需要现场实时对目标的红外辐射特性进行 评估分析，其中，大气传输快速修正方法是目标红外辐射特性实时分析处理的 关键环节之一。当前，国内大气传输修正计算普遍采用国外成熟的商用软件模 型，在这些软件实际应用时，由于需要人机交互输入计算参数和软件运算速度 相对较慢的原因，使得这些计算软件主要用于无苛刻时间要求的试验数据的事 后分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外特性测量中大气传输快速修正方法，以实 现对获取的目标红外辐射特性试验数据的实时快速处理。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种红外特性测量中大气传输快速修正方法，包括以下步骤：

步骤一：设置计算参数；

步骤二：选择气象模式；

步骤三：根据选取的气象模式调用MODTRAN软件中相应的计算模型来进 行大气传输修正参数计算；

步骤四：设置大气传输修正数据计算的网格密度，计算出距离测量站位址 不同观测高度和水平投影距离位置点的大气透过率和背景辐射亮度；

步骤五：调用计算出的大气透过率和背景辐射亮度网格数据表格，对数据 进行差分，得出不同观测仰角和观测距离点的大气透过率和背景辐射亮度变化 曲线。

所述步骤一中的计算参数包括需要计算的波段范围，测量站位址的纬度信 息、海拔高度、观测时间，测量站位置的地面环境参数——包括温度、湿度、 大气压力、能见度、观测仰角、被测目标的高度。

所述步骤二中的气象模式，包括标准大气，本地统计模式——包括东南沿 海、中纬度冬季、中纬度夏季，地面气象参数与标准大气结合，地面参数与统 计模式结合，探空气象数据模式。

当选取探空气象数据模式时，需要事先获取分层气象参数，包括：海拔高 度、大气压力、温度、湿度、CO₂浓度和O₃浓度。

所述步骤四中的网格密度为0.5km。

所述步骤五，在实际测量时，结合被测目标的轨道信息，通过查表的方法 实时获取测量站位址到被测目标所在位置的大气透过率和背景辐射亮度值，进 行快速的大气传输修正。

本发明所取得的有益效果为：

本发明所述红外特性测量中大气传输快速修正方法结合大气环境条件变化 相对缓慢的特点，在进行试验准备时根据实测的地面环境参数和探空气象数据， 使用大气传输修正模块计算输出大气透过率和背景辐射亮度网格数据；将计算 出的数据导入红外定量处理软件并进行差分，结合被测量目标的轨道信息，通 过查表的方法可以得到目标轨道上的大气透过率和背景辐射亮度数据，可满足 现场实时快速评估分析获取的目标红外辐射特性的应用需求；

本发明所述红外特性测量中大气传输快速修正方法可根据输入的大气环境 参数、地理坐标、气象模式、计算网格密度等信息进行自动计算，并输出大气 透过率和背景辐射亮度计算结果，提供给红外成像测量分析系统中的红外定量 处理软件作为大气传输快速修正的必要参数；具有实时、简洁、人性化的特点， 通过有限的参数输入实现快速、直观的给出结果；

本发明所述红外特性测量中大气传输快速修正方法在保证了大气传输修正 数据计算精度的同时，简化了参数输入的步骤和计算时间，极大地提高了数据 计算和处理的效率，解决了以往大气传输修正只能在事后进行的弊端，而且在 计算时可以使用实际测量的环境参数和探空气象数据，使大气传输修正数据的 精度得到了保证。

附图说明

图1为本发明所述红外特性测量中大气传输快速修正方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明所述红外特性测量中大气传输快速修正方法包括以下 步骤：

步骤一：设置计算参数：包括需要计算的波段范围，测量站位址的纬度信 息、海拔高度、观测时间，测量站位置的地面环境参数——包括温度、湿度、 大气压力、能见度、观测仰角、被测目标的高度等；

步骤二：选择气象模式：根据实测气象数据和测量站位址的情况可选择五 个不同的气象模式，包括标准大气，本地统计模式——包括东南沿海、中纬度 冬季、中纬度夏季等，地面气象参数与标准大气结合，地面参数与统计模式结 合，探空气象数据模式；

步骤三：根据选取的气象模式调用MODTRAN软件中相应的计算模型来进 行大气传输修正参数计算；

其中，选取探空气象数据模式可获得精度最高的大气传输修正数据，但是 探空气象数据模式需要事先获取分层气象参数，包括：海拔高度、大气压力、 温度、湿度、CO₂浓度和O₃浓度等；在不具备探空气象数据的情况下，选择地 面气象参数与标准大气结合或者地面参数与统计模式结合也可以提高数据计算 的精度；

步骤四：网格计算：设置大气传输修正数据计算的网格密度，计算出距离 测量站位址不同观测高度和水平投影距离位置点的大气透过率和背景辐射亮 度；如表1所示，为网格密度0.5km，观测高度和水平投影距离分别为30km远 时的观测距离的大气透过率网格数据；

表1大气透过率网格计算结果

步骤五：大气传输修正数据的使用：调用计算出的大气透过率和背景辐射 亮度网格数据表格，对数据进行差分，得出不同观测仰角和观测距离点的大气 透过率和背景辐射亮度变化曲线，在实际测量时，结合被测目标的轨道信息， 通过查表的方法实时获取测量站位址到被测目标所在位置的大气透过率和背景 辐射亮度值，进行快速的大气传输修正。