基于红外被动测距的基线拟合算法研究 被引量：9

1

作者 宗鹏飞 王志斌 +1 位作者 张记龙 陈媛媛 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期174-177,共4页

为了实现红外光谱被动测距技术的准确测距以及透过率的精确计算,采用插值法进行了基线拟合算法研究。以氧气A带为例,利用逐线积分计算出A吸收带两边的带外数据,采用多种插值拟合方法来拟合,进行了详细的理论分析和仿真验证。通过几种拟... 为了实现红外光谱被动测距技术的准确测距以及透过率的精确计算,采用插值法进行了基线拟合算法研究。以氧气A带为例,利用逐线积分计算出A吸收带两边的带外数据,采用多种插值拟合方法来拟合,进行了详细的理论分析和仿真验证。通过几种拟合结果的对比,多项式插值拟合取得了比较好的结果,拟合精度最高。结果表明,多项式插值拟合基线算法为建立透过率和距离等条件的数据库提供了方法,为被动测距的实时测量提供了坚实的基础。 展开更多

关键词 光谱学 氧气a带 基线拟合 逐线积分

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近红外氧气A带大气透过率的计算 被引量：8

2

作者 李晋华 王志斌 +2 位作者 陈媛媛 宗鹏飞 张鹏飞 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1142-1145,共4页

氧气A带具有单一的吸收气体成分和独特的谱线结构,大气中分布相对均匀,在大气辐射研究中具有广阔的应用前景。大气透过率是大气辐射传输计算的核心,为了快速计算大气透过率,提出带平均透过率的数学模型。将近红外氧气A吸收带作为研究对... 氧气A带具有单一的吸收气体成分和独特的谱线结构,大气中分布相对均匀,在大气辐射研究中具有广阔的应用前景。大气透过率是大气辐射传输计算的核心,为了快速计算大气透过率,提出带平均透过率的数学模型。将近红外氧气A吸收带作为研究对象,以普朗克黑体辐射为基础,分析了氧气A带在762 nm附近波段的光谱吸收理论,介绍了带平均透过率数学模型的原理及方法。为了验证模型的可行性和精确度,结合实验数据,与HITRAN2004数据库逐线积分法计算的透过率进行对比,精度达到2.2%,降低了计算时间。 展开更多

关键词 近红外 带平均透过率 大气透过率 氧气a带

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基于Elsasser模型的氧气A带红外目标被动测距 被引量：7

3

作者 李晋华 王召巴 王志斌 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2582-2586,共5页

被动测距技术结构简单、隐身无源,尤其适用于现代军事目标的探测。发展了基于目标辐射和氧分子光谱吸收衰减特性的近距离单波段被动测距方法。根据Lambert-Beer定律,确定氧气A带透过率与被测目标距离的关系;分析吸收系数随环境参数变化... 被动测距技术结构简单、隐身无源,尤其适用于现代军事目标的探测。发展了基于目标辐射和氧分子光谱吸收衰减特性的近距离单波段被动测距方法。根据Lambert-Beer定律,确定氧气A带透过率与被测目标距离的关系;分析吸收系数随环境参数变化的分布规律,得到被测目标辐射强度分布。根据带平均透过率和高温气体辐射窄带模型计算方法,建立了基于洛伦兹线型的Elsasser模型近距离被动测距数学模型。用实测数据计算透过率与理论模型进行拟合,最终获得被测目标的距离信息,考虑周围环境对氧分子吸收系数的影响,校正测距精度。搭建了测距实验平台,10w黑体做光源,采用分辨率为17cm-1的光栅光谱仪,光谱输入端采用23mm口径的望远镜以提高光接收效率,水平方向分别对200m以内不同距离进行测试。实验结果表明,将测得数据经平滑处理后计算出透过率与相同条件下预测模型的预测值进行比较,精度小于2.18%。 展开更多

关键词 Elsasser模型 氧气a带 带平均吸收率 被动测距

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氧气A带红外辐射不同路径透过率的仿真分析 被引量：6

4

作者 宗鹏飞 张记龙 +1 位作者 王志斌 陈媛媛 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期171-175,共5页

红外被动测距的核心就是大气透过率的计算,其精度决定最终测距精度。本文选取氧气A带作为研究对象,采用逐线积分算法,计算水平路径标况下的氧气A带的带平均透过率;通过简易算法对散射造成的衰减进行了研究;采用高空红外辐射透射比的方法... 红外被动测距的核心就是大气透过率的计算,其精度决定最终测距精度。本文选取氧气A带作为研究对象,采用逐线积分算法,计算水平路径标况下的氧气A带的带平均透过率;通过简易算法对散射造成的衰减进行了研究;采用高空红外辐射透射比的方法,计算某一海拔处的透过率;对于斜程路径,采用等效路径的方法,实现斜程透过率的计算;分析了随着倾角的变化,透过率的变化趋势。在一般的工程应用中,其精度是可以基本满足的,有比较好的使用价值,该方法为精确测距提供了一种参考。 展开更多

关键词 氧气a带 逐线积分(LBLRTM) 红外辐射 带平均透过率 倾斜路径

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氧气A带吸收系数的温度依赖关系研究 被引量：4

5

作者 李晋华 王召巴 +2 位作者 王志斌 张敏娟 曹俊卿 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第21期130-136,共7页

氧气A带是理想的大气要素反演通道,吸收系数是重要的参数之一,它影响到反演结果的精度.结合HITRAN2012数据库和大气温度廓线图,分析氧气A带吸收系数的影响因素,推出各因素与温度的依赖关系,确定吸收系数随温度的变化.结果表明,氧气A带... 氧气A带是理想的大气要素反演通道,吸收系数是重要的参数之一,它影响到反演结果的精度.结合HITRAN2012数据库和大气温度廓线图,分析氧气A带吸收系数的影响因素,推出各因素与温度的依赖关系,确定吸收系数随温度的变化.结果表明,氧气A带谱线半宽度受温度依赖系数影响较小,而受温度影响较大.线型因子随温度产生了两种变化,在谱线半宽度以外的谱线位置上,随温度的增大,函数值减小,而在中心频率到谱线半宽度的谱线位置上,随温度的升高而增大.谱线线强对温度具有强依赖关系.利用逐线积分算法计算氧气A带吸收系数,同时考虑了谱线半宽度的压力展宽效应和谱线线强及半宽度对温度的依赖关系,得出氧气A带吸收系数对温度的依赖关系主要来源于线强的温赖关系,尤其是中心频率处温度影响较大;而Lorentzian线型函数的温赖关系不明显.利用布鲁克光谱仪在1 cm-1下测量63 m处氧气A带的吸收光谱,与理论模型在同等条件下的透过率比较,误差小于0.83%,验证了温度校正模型的正确性. 展开更多

关键词 氧气a带 吸收系数 温赖关系 谱线强度

原文传递

用于被动测距的氧气A带大气吸收仿真计算 被引量：4

6

作者 魏合理 戴聪明 +1 位作者 武鹏飞 唐超礼 《安徽师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第5期409-413,共5页

氧气A带被动测距的关键是氧气吸收的准确计算.采用通用辐射大气传输计算软件(CART)模拟计算了不同光谱分辨率的氧气A带的吸收.结果表明:氧气A带的峰值吸收随路径单调增加到一饱和值,光谱分辨率越低,达到饱和的距离越远;光谱分辨率越高... 氧气A带被动测距的关键是氧气吸收的准确计算.采用通用辐射大气传输计算软件(CART)模拟计算了不同光谱分辨率的氧气A带的吸收.结果表明:氧气A带的峰值吸收随路径单调增加到一饱和值,光谱分辨率越低,达到饱和的距离越远;光谱分辨率越高达到饱和的距离越近.对于斜程地对空测距,天顶角越小饱和距离越近,天顶角越大饱和距离越远.氧气A带被动测距更适合于空对地目标的测距.在氧气A带被动测距的实际应用中需考虑光谱分辨率和天顶角的影响. 展开更多

关键词 氧气a带 吸收 被动测距 光谱分辨率

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天空背景近红外氧气A带光谱测量与分析 被引量：3

7

作者 张瑜 刘秉琦 +5 位作者 陈玉丹 余皓 闫宗群 华文深 李晓明 朱艮春 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1080-1083,共4页

为研究被动测距技术中天空背景近红外氧气A带光谱特性,利用高光谱成像光谱仪,对不同天顶角下的天空近红外氧气A带光谱进行测量,并依据被动测距原理,计算出不同天顶角下的天空背景光谱的氧气吸收率。测量结果表明:天空背景光谱在氧气A带... 为研究被动测距技术中天空背景近红外氧气A带光谱特性,利用高光谱成像光谱仪,对不同天顶角下的天空近红外氧气A带光谱进行测量,并依据被动测距原理,计算出不同天顶角下的天空背景光谱的氧气吸收率。测量结果表明:天空背景光谱在氧气A带中有明显的特征吸收谱线存在,并且天顶角越大天空光谱氧气A带吸收强度越强,氧气吸收率越大。这为后续被动测距的背景抑制和目标光谱准确提取奠定了基础。 展开更多

关键词 被动测距 氧气a带 天空光谱 氧气吸收率

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利用SCIAMACHY仪器氧气A带通道反演云光学厚度试验 被引量：2

8

作者 张言 韩志刚 +1 位作者 段民征 赵增亮 《解放军理工大学学报（自然科学版）》 EI 2008年第6期698-704,共7页

为提高卫星反演云层光学厚度精度,提出了对渐近理论中半无限云体反射函数参数表达式进行透射率修正,得到了能够反映真实大气的反射函数理论值。使用这种方法对2004年5月12号欧空局SC IA-MACHY仪器通道4得到的氧气A带基线区域数据进行处... 为提高卫星反演云层光学厚度精度,提出了对渐近理论中半无限云体反射函数参数表达式进行透射率修正,得到了能够反映真实大气的反射函数理论值。使用这种方法对2004年5月12号欧空局SC IA-MACHY仪器通道4得到的氧气A带基线区域数据进行处理,尝试反演有代表性的海洋和亚热带区域云的光学厚度,得到较好的结果。证明了氧气A吸收带基线区域对于反演云光学厚度的应用具有一定的潜力。 展开更多

关键词 氧气a带 云光学厚度 渐近理论

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氧气A吸收带偏最小二乘基线拟合方法 被引量：2

9

作者 李晋华 张敏娟 张德龙 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期281-287,共7页

为了研究被测目标在氧气A带的自发射光谱与透射率的关系,根据透射率的计算方法,提出了采用偏最小二乘回归法对氧气A带的光谱进行基线拟合,搭建了实验系统,验证了该方法拟合基线的准确度。首先,以黑体辐射理论为依据,给出氧气A带平均透... 为了研究被测目标在氧气A带的自发射光谱与透射率的关系,根据透射率的计算方法,提出了采用偏最小二乘回归法对氧气A带的光谱进行基线拟合,搭建了实验系统,验证了该方法拟合基线的准确度。首先,以黑体辐射理论为依据,给出氧气A带平均透射率计算方法,以实际被测目标光谱为研究对象,以带外数据为依据,利用偏最小二乘法拟合被测目标在氧气A带的基线。为提高拟合精度,剔除了测量奇异点,并利用基线拟合不确定度来评价偏最小二乘回归法拟合基线的准确度。为了验证该方法的准确性,以卤素灯为光源,在0~130m范围内,获得不同距离处的光谱曲线,以及相同距离不同分辨率下的光谱曲线,将各种曲线分别进行基线拟合,分析各自的标准偏差。结果表明,同一距离处不同分辨率下的平均标准偏差为0.23%,随着分辨率的降低,基线拟合不确定度变小,信噪比增大;基线拟合不确定度还与测试设备的分辨率有关,分辨率越高,带外信息基线拟合不确定度越大,反之,带外基线拟合不确定度越小。 展开更多

关键词 光谱学 氧气a带 基线拟合 偏最小二乘回归 拟合不确定度

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基于氧气A波段发射谱线临近空间大气温度的反演及分析 被引量：1

10

作者 杨晓君 王后茂 +2 位作者 李叶飞 王咏梅 胡秀清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期5-10,共6页

基于氧气A波段的临边辐射强度模拟数据对临近空间高度(60~110 km)的大气温度反演进行了研究及结果分析。首先,基于正演模型分别模拟了无噪声和加入噪声情况下的临边辐射强度模拟值,基于这两种模拟数据分别进行了临近空间大气温度反演,... 基于氧气A波段的临边辐射强度模拟数据对临近空间高度(60~110 km)的大气温度反演进行了研究及结果分析。首先,基于正演模型分别模拟了无噪声和加入噪声情况下的临边辐射强度模拟值,基于这两种模拟数据分别进行了临近空间大气温度反演,并对氧气A波段中的所有谱线的反演结果进行了分析,确定了氧气A波段各谱线权函数变化规律可作为温度观测的判断依据。温度通过影响线强和自吸收两部分来影响辐射强度,且温度对它们的影响正好相反,权函数就是用来表示温度对辐射强度影响大小的函数,而反演结果的差距可从其权函数中得到规律。在无噪声情况下,当温度对自吸收的影响小于对线强的影响时,权函数未发生正负翻转,温度反演精度较高,平均反演偏差为4.1 K;当温度对自吸收的影响大于对线强的影响时(主要位于60~80 km高度),权函数发生正负翻转,原因是自吸收降低了辐射强度对温度的灵敏度,此时温度的反演精度较差,平均反演偏差达到34.9 K。此外,在有噪声的情况下,强线比弱线的抗干扰能力更强,反演精度更高,在实际观测中也更适合用于温度的反演,所以线强的强弱也是谱线选择的另一个重要的依据。基于辐射弱线,进一步通过人为提高信噪比来分析辐射强度对反演精度的影响,结果表明:辐射越强,信噪比越大,温度的反演精度越高,反之则越低。当气辉谱线线强达到10-26时,也可以用于80 km以上的温度反演并获得较好的反演结果,反演精度<5 K。 展开更多

关键词 氧气a带 温度反演 临近空间

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仪器分辨率对氧气A带被动测距的影响分析

11

作者 李晋华 张敏娟 +1 位作者 王志斌 李世中 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1974-1978,共5页

透过率的计算是红外目标被动测距技术的核心,其精度直接影响到被测距离的精度,而仪器分辨率又直接影响到光谱信号的精度。为了研究光谱仪器分辨率对带平均透过率的影响,选用氧气A带为研究对象,采用基线拟合方式计算被测目标的带平均透过... 透过率的计算是红外目标被动测距技术的核心,其精度直接影响到被测距离的精度,而仪器分辨率又直接影响到光谱信号的精度。为了研究光谱仪器分辨率对带平均透过率的影响,选用氧气A带为研究对象,采用基线拟合方式计算被测目标的带平均透过率,利用随机Malkmus模型计算被测目标距离,从而获得仪器分辨率对被动测距的影响。为此,搭建了被动测距实验系统,通过对卤素灯光源在不同距离的光谱测量,验证仪器分辨率对带平均模式被动测距的影响。首先,介绍氧气A带透过率的计算方法,计算理论值;以卤素灯为光源,利用光谱仪分别测量相同距离不同分辨率的光谱曲线,计算实测大气透过率,分析光谱分辨率对单谱线的影响;然后,在分析比较透过率模型和实测透过率谱线的基础上,对透过率计算模型进行拟合、校正,验证光谱分辨率对带模型的影响。对于单条谱线,仪器的不同分辨率可测得的谱线区别较大,而对带平均谱线,相同波数点的光谱信号取平均,获得平均效应,使得被测谱线几乎没有变化;分辨率的模型选择需根据不同的应用场合、不同的精度要求选择合适的分辨率。实验结果表明:分辨率对单谱线的透过率影响较大,随着分辨率的降低,被捕获的光谱信息点取值越少,被测目标距离相关系数越小;分辨率对带平均透过率的计算影响较小,不同分辨率下测得的目标距离,几乎重合;而仪器分辨率越高则测量时间越长,当使用带平均透过率计算被测目标距离,在精度要求范围内,可以适当降低仪器分辨率,从而极大地提高测量速度,并达到测量实时性,同时降低系统搭建的成本。该结论可为透过率测量的应用提供依据。 展开更多

关键词 仪器分辨率 氧气a带 透过率 被动测距 曲线拟合

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