大氣偏振建模與仿真研究.pdf

1、太陽光在大氣傳輸過程中，由于大氣中的空氣分子、氣溶膠粒子的散射作用以及云層、地表等非金屬表面的反射作用，產(chǎn)生的大量偏振光在天空中形成了特定的偏振態(tài)分布，稱為大氣偏振模式。大氣偏振模式是仿生偏振光導(dǎo)航、空中目標檢測等領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)，也是遙感探測、大氣光學(xué)分析的重要對象。研究大氣偏振建模與仿真，計算并分析模式的狀態(tài)特征、變化規(guī)律，能夠為以上各種應(yīng)用性研究提供理論基礎(chǔ)，具有重要的指導(dǎo)意義。本文采用新的光波描述方式，分別構(gòu)建出理想與實際大氣偏振

2、模型，結(jié)合真實環(huán)境狀況，仿真并分析大氣偏振數(shù)據(jù)。本文的主要工作如下：
　　 (1)綜述了現(xiàn)有大氣偏振建模與仿真的研究現(xiàn)狀，指出現(xiàn)有方法存在的問題。研究大氣偏振模式的形成機制，分析了光的大氣散射過程及地表反射過程的簡化模型。
　　 (2)采用電矢分量法結(jié)合斯托克斯矢量描述光波，分析了單點單次瑞利散射過程。利用電矢量特性解釋了現(xiàn)有模型中偏振角的物理意義，并定義了新的大氣偏振信息表征方法。
　　 (3)建立了一種基于電

3、矢量描述的理想大氣偏振模型。建立天球坐標系與東北天坐標系，利用兩坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將單次瑞利散射分析方法應(yīng)用于全天域，實現(xiàn)了理想情況下大氣偏振信息的計算。仿真結(jié)果顯示模型正確有效，解決了現(xiàn)有理想模型無法擴展到實際模型的問題。
　　 (4)建立了一種基于光波傳輸過程的實際大氣偏振模型。研究氣象狀況與能見距離的關(guān)系，設(shè)計并定義天氣分類及其屬性。將菲涅耳公式應(yīng)用于天球坐標系，實現(xiàn)了光的地表反射建模。疊加光的散射模型、大氣傳輸模型及