一、一种计算大气透过率的方法（论文文献综述）
孙明晨[1]（2021）在《临近空间大气星光掩星技术研究》文中进行了进一步梳理临近空间是指高空区域20-200km的范围,因具有重要的利用价值而成为科学研究的重点。目前已知该空间环境极其复杂,其中囊括温度变化、波动、潮汐、湍流等现象;现有的天基遥感探测技术、火箭原位探测技术等探测数据已经对以上方面进行了大量的研究。大气星光掩星技术作为先进的天基探测技术中的重要一种,是利用地球大气的对星光的光谱吸收和折射特征进行行星中高层大气探测的有效手段,可探测获得大气密度、温度、成分等行星大气参数,在国内并未开展该技术的相关研究。该技术发展于上世纪六十年代,已经成功应用于地球、金星、土星、火星等行星的大气探测,并开展了一系列科学研究。星光掩星的原理为,穿过行星大气所得恒星光谱与未穿过行星大气的光谱的比值,与大气吸收成分密切相关;基于比尔-布格-朗伯定律,可用于反演得到全球相关吸收成分的数密度垂直廓线。星光掩星技术具有光路简单、探测精度高、全球覆盖性等优势。本文基于对星光掩星的前端科学研究,形成一个端对端的数据系统,即从原理分析到掩星事件仿真预报再到数据反演和误差分析,为后续形成小型化仪器奠定基础,开展了以下四个方面的工作。（1）深入分析星光掩星探测原理体制,并利用MODTRAN模式建立了掩星工作模型,对臭氧、二氧化氮、三氧化氮和氧气的特征光谱吸收线进行了分析,计算相应波段的大气透过率。基于此结果,进一步对四种成分的各吸收谱线的信噪比和相对误差进行了推导和计算。根据计算所得信噪比和相对误差,对全天区星源进行了筛选,在高信噪比和低探测误差的标准下,给出目标星源的视星等范围以及可实际利用并探测的吸收光谱线,还给出目标恒星的坐标分布以及光谱型。结果显示:可作为光源进行探测的星源视星等范围为-1.45～3.55,此时接收光谱信号信噪比大于100,探测的相对误差最小可达到1%。（2）基于为卫星轨道设计和探测载荷设计提供理论指导的目的,进行了观测事件仿真,也是对掩星观测能力的验证,即利用LEO卫星和恒星在地固坐标系中的相对坐标位置,进行恒星-LEO掩星轨道观测仿真,具体流程为:第一步读取LEO卫星和恒星的坐标位置,设定模拟观测时间为24小时;第二步判断是否处于掩星状态,当掩星事件开始时,计算并给出掩星事件发生的速度、经纬度等,直到时间结束。根据模拟结果,统计计算并分析掩星事件的日观测量、持续时间、全球分布和漂移速度等,有以下结果:1)24小时的轨道模拟期间,得到掩星事件日观测量5563次,包括上升掩星2737次,下降掩星2826次;2)从全球分布角度看,事件主要分布在低纬度,两极最少,中纬度纬度数量相当,经度方向上分布较均匀;3)从方位角的分布来看,正常掩星占总数的78.25%,平均持续时间为1.5分钟,切点的水平漂移范围为18km～600km;4)侧面掩星事件发生率为21.75%,与正常掩星对比来说,其持续时间更长,切点的水平漂移速度更大,方位角变化更大。（3）观测量仿真可实现对光谱吸收的精细结构分析,掌握观测量的状态,得到的大气透过率用以开发反演算法。首先,将天狼星的红外光谱（755nm～774nm）作为原始光谱输入,通过三维射线追踪模拟地球大气地面至110km高度的红外光线在大气中传输的路线。其中,设定频率为3.95e+14Hz,地球形状是椭球状,大气模型选为中性大气,且已知目标恒星和低轨卫星在地固系中的位置数据,得到每条光线上各个点的坐标。其次,利用HITRAN数据库输出氧分子吸收线相关参数,包括吸收线强度和低能态能量等,利用逐线积分计算分子吸收截面。最后,计算出该波段的大气透过率。为方便验证算法以及实现小型化仪器设计,选择760nm和762nm即氧气分子的特征吸收谱线,计算两谱线的大气透过率随高度的变化以及信噪比,以指导仪器设计。此外,为了更加清楚的了解实际观测量的状态,我们计算了大气折射部分引起的透过率变化。经以上模拟和计算,得到以下结果:近红外波段755nm～774nm在80km、100km、110km三个高度所得大气透过率随高度的增高而趋近于1。相比0.2nm的光谱分辨率,0.1nm分辨率时大气透过率的变化范围为0.28～1,相比较前者范围更大。此外,在110km高度透过率为0.987,探测的精确度可小一位。折射作用引起的透过率部分在60km以上为1,所以60km以上高度可忽略大气折射的作用。760nm和762nm特征吸收线处得到光强度信噪比均在100以上,当光谱分辨率为0.1nm时,光强度信噪比的值更小,说明氧气对光谱的吸收作用更强。（4）反演算法的开发是星光掩星技术的核心所在,本文利用了剥洋葱法对仿真数据进行了反演,得到氧气在0-120km的垂直数密度分布,并与MSISE00数据对比,相对误差不超过0.3%,并做了局部圆弧修正工作。为了进一步验证反演算法程序,选择GOLD和GOMOS的实测数据进行反演。其中,将反演所得130-230km的氧气与GOLD发布的数据结果对比,偏差在15%以内;反演所得臭氧的数据与GOMOS发布的结果对比,63km以下相对偏差最大不超过20%,63km以上最大不超过10%。
戚朝阳[2]（2021）在《光谱型太阳—天光背景辐射计的研制及数据分析》文中认为太阳辐射计是一种用于遥感检测太阳辐射特性、大气透过率和气溶胶含量的有效设备,为环境探测和气象科学领域提供了连续且可靠的辐射分布信息和气体成分含量。太阳辐射经过大气传输时会被气体分子选择性吸收和散射,因此落在地面的光谱分布中表征出很多大气组分的吸收信息以及大气光学性质。精细化的太阳辐射信息不仅对生态环境评估、光伏资源开发等研究领域有强烈影响,而且有助于提升人们对辐射传输过程的理解。目前广泛使用的分波段式太阳辐射计存在光谱分辨率不足、数据信息量匮乏的缺点,逐渐无法满足科学研究对于太阳光谱辐射精细化观测的需求。因此本文提出测量可见-近红外波段太阳精细光谱的辐射测量方案,并设计出具有太阳直射观测和天空背景辐射测量两种模式的太阳-天空光谱辐射计。本文的研究内容如下所示:（1）本文研制了能够同时获取380.08～1100.24nm辐射信息的光谱辐射计,光谱分辨率优于1nm;（2）在仪器架构研制中,本文首先设计了探头中的追踪光路以及光谱测量光路。在课题组现有转台结构基础之上,本文升级了二维转台的伺服控制系统。而温控系统的应用为探头腔体提供了高度隔热、空冷散热和快速均质化的恒温环境;（3）在控制架构方面,本研究采用Cortex-A7架构的ARM主控芯片以及嵌入式Linux系统作为主控单元。通过引入合理配置的通信协议族（USB,TCP/IP,UART等）,系统内置的主控软件能够实现对测量组件的分布式控制。跨平台的程序框架Qt用于设计图形用户界面,监控辐射计的运行状态并显示实时频谱图;（4）在辐射定标中,本研究采用积分球标准光源实现光谱辐射计绝对辐射定标,再结合Langley定标法得出直射通道的定标常数,从而实现仪器在测量波段范围内的逐个光谱通道定标。光谱辐射计的测量值和DTF太阳辐射计、微波辐射计、CART模拟的结果之间的对比分析验证了辐射测量系统的可靠性,并且可以进一步利用特征波长的辐射信息反演出其他大气参数和光学特性。实验验证结果表明,在直接辐射测量方面,光谱辐射计测得的整层大气透过率与DTF太阳辐射计相比,最大的相对误差不超过8%。水汽总量结果与微波辐射计相比,最大相对误差低于10%,证实了光谱型辐射测量系统的有效性;对于天空背景散射,相比于在预设轨道上测量特定的波段的传统辐射计,太阳光谱辐射计能够测定全天空的辐射分布和精细光谱。光谱辐射计不仅提供更精细的太阳辐射信息,更丰富了获取透过率和大气分子含量的信息通道。
赵凤美[3]（2020）在《临边大气传输和背景辐射特性研究》文中提出大气遥感探测技术随着科技的发展日益成熟,针对遥感探测的用途和要求也越来越高,科学工作者提出了临边观测方式。它是一种新型大气遥感探测方式,不仅具有高的空间覆盖性,还具备高垂直分辨率的特点。由于光谱范围、观测几何以及大气条件的差异,导致接受到的光谱辐射信号表现出不同的变化,因此,临边大气辐射传输对于反演大气温度、密度以及痕量气体浓度随高度的变化等具有重要的意义。随着临边观测能力的不断发展,建立适用于临边观测方式的大气辐射传输模型成为了科学研究的热点问题。虽然目前国内外已经建立了不同的临边大气辐射传输模型,但是依然存在各种不足,例如计算速度慢、计算精度不够高、计算光谱范围窄、不包含大气多次散射等。为解决以上模式存在的问题,实现宽光谱临边大气辐射传输快速计算的目的,本文基于CART中拟合的大气谱线参数数据库和球面大气模式,初步建立了临边大气辐射传输模型。本文主要工作内容与创新点:（1）基于MIPAS卫星实测数据和SCITRAN临边大气辐射传输模式,对MODTRAN模型中的中高层大气临边辐射传输计算精度做了评估,结果表明MODTRAN5计算的中高层临边大气背景辐射与MIPAS观测的、SCITRAN模拟的变化趋势一致,计算速度比SCIATRAN更快、光谱范围更宽;同时发现,MODTRAN4计算的可见光波段临边辐射强度有很大误差,MODTRAN5仅在观测高度、观测天顶角、观测距离这种几何配置下计算的斜程大气透过率是错误的,可用于临边大气背景和透过率的模拟计算。这些结果对于使用MODTRAN来计算临近空间大气背景辐射特性的工程应用具有重要的参考价值和借鉴意义。（2）采用SCIATRAN和MODTRAN5大气辐射传输软件,模拟了光电工程上关心的几个波段的临边大气透过率和背景辐射,研究了临边观测方式下大气透过率和大气背景辐射随各种空间几何参数的变化,获取临边大气透过率和背景辐射随空间几何的变化规律。（3）在通用大气辐射传输软件CART的基础上,充分考虑大气折射的情况下,基于分层球面大气辐射传输模型,建立了计算临边大气分子吸收的临边大气传输模式。（4）建立了卷云大气反射率计算模式,并基于MODIS卫星遥感反演的大气参数廓线,计算了卷云反射特性的空间分布,验证了所构建的卷云反射率计算模型;利用近20年MODIS卷云反射率测量数据,统计分析得到卷云反射率全球的时空分布特征以及季节变化特征,为卷云大气背景辐射计算提供了基础数据。
张允祥[4]（2020）在《热红外波段场地自动化定标方法的研究与设备研制》文中研究表明随着热红外遥感技术的发展,大批具有热红外波段探测能力的对地观测卫星遥感器陆续发射升空。卫星遥感器在轨运行期间,除了利用星载黑体进行星上定标外,还需要开展校正场定标来检验或替代星上定标结果,以保障数据产品的精度。目前我国卫星遥感器热红外波段的校正场定标,主要通过人工野外测量的方式获取场地热红外辐射特性,这种测量方式耗费高,效率低,受到天气条件等因素的限制,难以有效保障定标频次和有效数据量,无法及时提供用于分析遥感器衰变的观测数据。开展卫星遥感器热红外波段场地自动化定标方法的研究,对于提高卫星遥感器热红外波段校正场定标的时效性和精度具有重要的应用价值。本文结合卫星遥感器热红外波段在轨校正场定标技术的发展趋势,改进了热红外波段场地辐射定标技术流程,设计并研制了具备自动化观测能力的多通道自校准红外辐射计（Muli-channel Self-calibrated Infrared autonmous Radiometer,MSIR）。论文完成了以下几个方面的研究工作。为设计合理的场地自动化定标流程,比较了场地辐射定标过程中的不同物理参量获取方法的精度,设计了以温度基法为核心的场地自动化定标技术流程。利用MSIR获取大气下行辐亮度和场地辐亮度,结合多通道温度与发射率分离算法获得场地温度和发射率,利用最优偏移量法得到场地高光谱发射率数据。借助美国NCEP提供的再分析资料,获取大气温湿压廓线,结合辐射传输模型计算得到卫星入瞳处的等效辐亮度。建立同步观测遥感器接收辐亮度与输出信号值的关系,实现对过境遥感器热红外波段的辐射定标。与常规定标方法相比,该定标技术流程具有高频次、高时效、高适用性的特点,避免了人为因素造成的辐射测量误差,反映了大气下行辐射和场地真实发射率对反演场地温度的影响。为满足自动化获取场地辐亮度的需求,研制了具有自动化观测能力的MSIR。该设备需具有以下特色功能:1)采用电机驱动镀金反射镜的设计,实现了 0°～90°仰角的大气下行辐射和地表辐亮度的测量,为消除大气下行辐射对反演地表温度的影响提供了技术手段。2)采用滤光轮分光的方法实现了 6个光谱通道的自动设置,结合IMTES算法能够实现场地温度与发射率的分离,为卫星遥感器热红外波段绝对辐射定标提供了两个关键因子。3)在MSIR内部内置了两个控温精度分别优于0.04 K和0.05 K,发射率均高于0.994,稳定性均优于0.0014的黑体,用于实时辐射定标内部探测器,有效地消除了内部背景辐射对辐射测量的影响,定标不确定度小于0.143%。开展了 MSIR的实验室定标实验。利用面源黑体作为标准辐射源对MSIR内置的两个定标黑体进行了校准,验证了两个内置定标黑体的控温精度分别优于0.04 K和0.05 K,发射率均高于0.994。利用面源黑体和MSIR内置黑体作为定标辐射源,分别开展了 MSIR内部探测器的辐射定标实验。两种方法获得的响应度斜率相对偏差<1%,响应度截距相对偏差<0.2%,说明两种黑体作为定标辐射源的定标方法具有较好的一致性。分析了 MSIR的定标不确定度,结果表明,面源黑体的辐射定标不确定度小于0.122%,等效辐射测温不确定度小于0.15 K（@300 K,11μm）。内置黑体的辐射定标不确定度小于0.143%,等效辐射测温不确定度小于0.196 K（@300 K,11 μm）。验证了 MSIR自校准系统已具备与实验室定标方法相当的定标精度,满足了卫星遥感器热红外波段场地观测设备的辐射测量精度要求。
杨国庆[5]（2020）在《地基红外辐射测量系统提高测量精度的关键技术研究》文中研究表明随着红外技术与测控技术的飞速发展,红外辐射测量技术应运而生。通过对各类目标红外辐射特性信息的测量,可以有效地反演目标的辐射亮度或辐射温度分布,从而实现对目标的识别、探测以及各种性能的评估。随着各国军事实力的不断提高,对红外辐射测量系统的要求日益趋向于高效、高精度、高适用性。地基红外辐射测量系统承担着各类目标的辐射测量任务,其辐射测量精度很大程度上决定了系统整体性能的优劣。由于测量实验条件的复杂性和目标的多样性,提高红外成像系统的辐射测量精度是实现各类目标识别探测和红外性能评估的重要研究方向。目标红外辐射测量的误差来源主要包括光学成像系统影响、定标误差、大气传输模型误差以及目标红外成像特征信息的提取误差等。本文在深入分析红外辐射测量原理及测量误差来源的基础上,对红外辐射特性及其关键测量技术进行了进一步的研究,开展了红外辐射测量系统响应特征及辐射定标技术的研究、红外大气传输修正技术的研究以及红外辐射反演算法的研究,本论文主要完成的研究工作如下:（1）深入研究红外辐射在成像系统中的传递与转化过程,推导出红外辐射测量系统的线性响应特征模型,建立目标辐射输入与系统灰度输出的响应关系。并在此基础上提出了一种基于干涉的光学系统焦距测量方法,实现了对系统焦距的高精度测量,进而从理论上计算出红外辐射测量系统的响应特征参数,为外场辐射定标技术研究提供理论支持。（2）在分析环境温度变化对辐射定标精度影响的基础上,建立了一种考虑积分时间与衰减片透过率的高效辐射定标模型。有效缩短了辐射定标的时间,减小了环境温度波动造成的灰度温漂对辐射定标的影响,提高了外场环境下系统辐射定标精度。（3）在分析了现有红外辐射大气传输修正方法的基础上,提出了一种基于神经网络的非线性大气修正方法,有效预测目标至红外辐射测量系统间的大气透过率和程辐射,提高了红外辐射在大气中传输的修正精度,进而提高了目标的红外辐射测量精度。（4）通过对目标红外辐射反演算法的研究,建立了关于积分时间和衰减片透过率的辐射测量模型。利用基于迭代法的图像阈值分割技术,提取目标红外图像的灰度信息,并且根据目标成像的尺寸特征,建立点目标灰度模型,提出了一种基于能量守恒的点目标辐射测量反演算法,有效的提高了点目标的红外辐射测量精度。本论文通过对地基红外辐射测量系统测量原理和方法的研究,在大量理论分析和实验验证的基础上,推导并提出了多种红外辐射测量的关键技术。对现有的红外辐射测量方法进行了改进,有效的提高了红外辐射测量的精度。本论文的研究成果对优化红外辐射测量方法及提高系统红外辐射测量精度具有重要的理论意义和实践参考价值。
台宏达[6]（2020）在《能见度仪测试评价关键技术研究》文中研究说明地面气象观测具有“代表性、准确性和比较性”等基本原则性要求。对能见度仪进行测试,就是要评价能见度仪的测量结果是否具有“代表性、准确性和比较性”。当前,由于不同类型能见度仪的采样空间、测量原理和测量结果存在差异,不同类型能见度仪测量结果的“代表性、准确性和比较性”难以评价。为了测试能见度仪的测量结果,评价能见度仪的测量结果是否具有“代表性、准确性和比较性”,本文首先对比分析了两种使用最为广泛的能见度仪——大气透射仪和前向散射仪的测量特点,研究了地处我国西北地区的榆林机场在扬沙、浮尘和霾天气以及雾、雨雾和雪雾天气下,大气透射仪和前向散射仪对气象光学视程的测量结果,重点评价不同测量原理能见度仪在不同天气条件下测量结果的比较性;本文利用在机场地面较小范围内装有多套能见度仪的布局特点,重点研究了我国南北方不同地区包括海拉尔机场、大连机场、天津机场、成都机场和重庆机场共5个机场连续100天,每天两个时次的能见度仪测量结果,并使用中值法、图形比例法和均值法对多套能见度仪的测量结果进行处理,将其与机场日常天气报告中的能见度值进行比较,评价能见度仪的测量结果的代表性。测量准确性是气象仪器测量结果评价的关键问题。通过分析当前研究进展可知,能见度仪测量准确性评价的关键问题是确立能见度的测量参考基准值。因此,本文基于大气透射仪的测量原理,研究使用多点移动式测量方法,测量并计算了大气透过率、消光系数和气象光学视程;研究并量化计算了多点移动式测量方法测量大气透过率和气象光学视程的误差,分析比较了多点移动式测量方法与大气透射式测量方法的测量误差差异。研究结果表明,在硬件条件相同的前提下,与传统大气透射式测量方法相比,使用多点移动式测量方法测量气象光学视程的相对误差明显较小。本文同时使用激光器、斩波器、导轨等部件实现了高精度多点移动式测量系统。为了缩短能见度仪的测试评价时间,本文建立了大气环境模拟舱,使用包括雾化气溶胶发生器、黑碳气溶胶发生器等多种气溶胶发生装置,在大气环境模拟舱内生成低能见度环境。在大气模拟舱模拟低能见度环境的过程中,舱内环境的均匀性始终是难于解决的问题,本文使用计算流体力学模拟方法和基于消光系数水平分布的实验法两种方法评价舱内环境的均匀性,特别是舱内消光系数的水平分布均匀性。其中,使用计算流体力学模拟法得到了大气模拟舱内的流场和浓度场相对均匀的空间区域坐标;使用基于消光系数水平分布的实验方法得到了舱内纵向水平位置处的消光系数的分布及其测量结果的稳定度。本文最后在大气模拟舱内生成了低能见度环境,并进行了能见度仪的对比测试。首先记录了一次大气模拟舱内能见度变化过程中,气象光学视程和温度、相对湿度的变化情况;使用气溶胶粒径谱仪记录并分析了模拟舱内不同能见度下,不同粒径的粒子浓度;在对模拟舱内的环境分析完成的基础上,本文使用所设计的多点移动式测量系统,在模拟舱内多点测量了大气透过率,并使用多点移动式测量方法和大气透射式测量方法同时处理了所测量的大气透过率并计算得到了消光系数和气象光学视程;本文对两种方法所测的气象光学视程数据进行了对比分析,并使用多点移动式测量系统与Skopograph II型大气透射仪的测量结果进行对比分析。实验结果表明,多点移动式测量方法及系统较好的减小了测量的系统误差,测量结果波动性较小,能够更好的反映大气模拟舱内的能见度变化情况。
罗琪[7]（2020）在《基于GF-5/AIUS红外掩星探测的臭氧廓线反演及验证研究》文中认为臭氧在地球大气中含量很低,是一种化学性质不稳定的痕量气体,主要分布在平流层（90%）和对流层（10%）。平流层臭氧可以吸收紫外辐射维持平流层的温度结构;对流层臭氧主要来源于大气成分间的光化学反应;近地面臭氧是一种“有害”气体,会对人类和其它动植物的健康造成损伤。利用卫星遥感方法在全球尺度上探测臭氧浓度分布,对研究大气动力学和全球气候变化具有重要意义。国际上采用天底、临边和掩星探测的卫星遥感方式对全球大气臭氧进行探测。大气红外甚高光谱分辨率探测仪（Atmospheric Infrared Ultra-Spectral Sounder,AIUS）是高分五号卫星上搭载的一种新型红外掩星探测仪,主要用于探测臭氧等大气成分的浓度分布和化学过程。本文针对GF-5/AIUS的探测特性和光谱数据,开展了臭氧廓线反演及验证研究,具体研究内容如下:（1）波段选择与光谱质量分析。本文以基于雅可比矩阵的信息熵迭代方法选取的臭氧反演微窗为基础,对微窗内AIUS光谱数据质量进行分析,最终选取出8个光谱数据质量高的反演微窗,有利于提高反演效率和反演精度。（2）先验知识库建设。本文将近几年ACE-FTS和MLS的大气成分产品按月划分为纬度5°×经度30°的网格,建立了一个精细的大气背景库,用于近似模拟真实的大气状态。同时,利用MLS臭氧廓线产品建立臭氧先验廓线库,在反演过程中与实际AIUS数据进行时间位置的匹配,提供准确的先验廓线。（3）切高精校正。本文利用氮气(2490～2520cm-1)和臭氧(1020～1150cm-1)的波段强吸收性,提出了一种对AIUS探测数据进行切高校正的模拟透过率查找表方法,为反演过程提供准确的高度信息。经过验证,本文提出的切高校正方法能得到精度较高的AIUS切高,并且校正效率提高了27.33倍。（4）最优估计算法研究。本文在原来最优估计算法的基础上,通过对AIUS数据的分析,计算出与代价函数相关的约束因子δ,并在迭代中不断更新,这改进了最优估计算法在AIUS臭氧廓线反演中的解算问题。（5）AIUS臭氧反演软件设计与实现。基于最优估计算法反演臭氧廓线的研究,本文设计并实现了AIUS臭氧廓线反演软件。该软件满足高分五号卫星数据地面管理系统的功能需求,能进行臭氧廓线产品的业务化生产。（6）AIUS臭氧廓线反演结果验证。基于本文建立的AIUS臭氧廓线反演软件,对2018年12月至2019年1月的8轨数据进行臭氧廓线产品生产,并将反演结果与MLS臭氧廓线产品进行交叉验证。通过分析,反演结果与MLS臭氧廓线的相对偏差在20～50km小于10%,反演精度高;相对偏差在10～15km和70～90km大于20%,需要进一步改进。反演结果的平均核函数峰值接近于1且自由度较高,反演结果可靠性强。验证结果表明,基于本文建立的AIUS臭氧廓线反演软件,能获得精度较高的AIUS臭氧廓线产品,能精确地描绘平流层中上层的臭氧浓度垂直分布。
李秀财[8]（2020）在《基于C#的真温反演算法的软件实现》文中指出多光谱辐射测温领域中的数据处理方法如二次测量法等存在速度慢这一缺陷,针对这一问题,张福才博士和梁美博士分别提出了三种基于优化原理的MATLAB仿真型算法,虽然三种新算法运行速度相比二次测量法均有较大程度地提升,但是由于算法是基于MATLAB实现的,不能嵌入到实际工程项目中去,因此将三种新型算法通过软件实现并嵌入到实际工程项目中有较大的实际意义。本文的主要工作分为两部分,第一部分是对三种新型算法进行软件实现,三种算法分别是单目标极小值算法、多目标极小值算法以及基于最优化函数的真温反演算法,本文中针对三种算法的软件实现选用C#语言。第二部分是针对大气衰减问题进行探索研究,以便为后续研究提供一些经验。针对单目标极小值算法,软件实现原理采用罚函数法,通过罚函数法原含有约束的单目标极小值问题转化为不含约束条件的最优化问题,进而采用拟牛顿法中的BFGS算法进行无约束问题的求解,单目标极小值算法实现结果的最大相对误差在1%左右,在同样的运行环境下反演速度相对二次测量法可以提升99%以上。针对多目标极小值算法,采用目标达到法进行软件实现,算法计算单点温度的平均反演时间在70ms左右,相对二次测量法可以提升98%以上。基于最优化函数的真温反演算法是一种基于参考温度的算法,本文实现过程中选用的最优化函数是罚函数法,用仿真数据和实测数据分别对C#实现的算法进行了测试实验,实验结果的相对误差均在3%以下,采用实测数据实验的最大误差在1%左右,平均反演时间在20ms左右。应用辐射测温法进行测温时,若辐射源位于空中且处于运动状态,辐射能在大气传输过程中会因大气透过率的影响产生能量衰减,现有的方法大都是直接计算大气透过率的数值,此类方法误差较大,不能满足项目实际要求。本文对大气透过率问题进行了初步的探索研究工作,主要工作是通过模拟大气衰减情况进行大量实验,尝试利用真温反演算法对大气透过率问题进行补偿,以便为后续研究提供思路与方向。
韩露[9]（2020）在《基于卫星热红外数据的地表温度/发射率反演》文中认为文中基于温度独立光谱指数,发展了基于风云2G（FY-2G）静止卫星数据在中国区域内的方向性地表发射率提取算法;针对中国西北沙漠区域地表和气候特征,提出了一种改进的分裂窗算法进行地表温度的提取。文章的主要工作内容如下:1、利用辐射传输计算软件MODTRAN 5,分析了 FY-2G卫星三个红外光谱通道IR1、IR2和IR4的大气透过率、大气上行辐射和大气下行辐射对于观测角度、水汽含量、大气温度以及气溶胶类型和浓度的敏感性。2、基于温度独立光谱指数,利用FY-2G静止卫星中红外和热红外通道的日/夜观测数据反演我国陆地区域地表发射率。大气校正时,输入的大气廓线（大气温度、湿度、臭氧等）来自欧洲中期天气预报中心的再分析数据。利用昼夜观测的多组数据可得到白天多个时刻下的地表双向反射率,再结合地表双向反射分布函数模型拟合出模型参数,从而得到中红外通道的地表发射率。热红外通道的地表发射率则可根据温度独立发射率光谱指数和中红外通道发射率计算得到。将FY-2G热红外两通道地表发射率的反演结果与MODIS对应通道的地表发射率产品进行交叉验证。验证结果表明,反演得到的日/夜两组地表发射率结果与MODIS的地表发射率吻合度较高。3、根据资源环境科学数据中心提供的我国地表类型分区数据对我国陆地地表进行了六种地表类型分区,利用地表发射率反演结果分析了不同地表类型的平均地表发射率特点及其日变化规律。结果表明,不同地表类型的地表发射率之间具有差异性,地表发射率在一天中是随时间变化的,变化范围在0.01附近。4、针对我国西北沙漠区域,提出了一种改进的分裂窗算法用于地表温度的反演。反演算法在通用分裂窗算法的基础上,引入与观测角度有关的路径校正项来校正观测天顶角较大时较长传输路径造成的反演误差。采用怀俄明大学提供的中国西北沙漠区域附近八个探空站点近20年的晴空大气廓线数据进行分裂窗算法系数拟合,建立关于地表温度、水汽含量、地表发射率以及观测角度分区系数查找表。构建大气水汽与分裂窗算法两个热红外通道大气透过率比值、观测天顶角之间的关系式进行大气水汽含量提取,以用于分裂窗算法系数查找表中水汽含量分区的确定。5、根据各像元对应的观测角度、地表发射率、水汽含量以及地表温度估值来确定算法系数并结合两热红外通道的大气层顶亮温来进行地表温度反演。将地表温度反演结果与利用全球晴空大气廓线库Seebor V5.0中的大气廓线数据所得到的地表温度进行对比。结果表明,两种地表温度之间吻合度较高,误差在1K左右。对利用不同分裂窗算法得到的地表温度结果进行对比,结果表明不同算法之间地表温度的反演结果具有一定差异性。
龚大洋[10]（2020）在《半透明介质的光谱特性研究及其在辐射致冷方面的应用》文中进行了进一步梳理随着现今时代的发展进步,无论从科技进步需要而言,还是从人们对于美好生活的追求而言,能源的消耗日益增多。在能源消耗的体系中,化石能源的消耗占了较大的一部分。作为地球上的有限的资源,随着化石能源的消耗,能源短缺是较大的问题。在能源耗费过程中,建筑物的温度控制所消耗的能量占了举足轻重的一部分,无论是现今比较流行的5G,还是人们日常所需的空调制冷,都消耗了大量的能源用于主动的温度控制。而本文所研究的辐射致冷薄膜,现阶段可以作为一种辅助的用于温度控制的手段,达到降低能源消耗的目的。为研究辐射致冷薄膜,本文展开了对于粒子系的仿真模拟计算、辐射致冷薄膜的优化设计以及实际的辐射致冷薄膜的性能测试。首先展开了粒子系的光谱辐射特性的仿真模拟计算。这一部分进行了计算程序的设计与实验验证。结果表明,所设计的计算程序可以进行含两种粒子的粒子系的光谱辐射特性的计算,且计算结果是可靠的。除此之外,还使用计算结果说明了含两种粒子的粒子系的光谱辐射特性随着两种粒子的体积份额的变化而发生变化的情况。然后进行了辐射致冷薄膜的优化设计计算。首先展开了影响粒子系光谱辐射特性计算结果的参数的研究,这一部分包括粒子的折射率、基质的折射率、粒子的粒径以及总的体积分数,说明了在不同的波段有着不同粒径以应对不同的需求;接着说明了粒子系所处的大气环境的变化对于计算结果的影响,最后根据所研究的SiO2材料给出了用于辐射致冷的SiO2粒子的最佳粒径,一般而言,在近红外波段,1μm的直径是比较合适的,而在大气窗口波段,4μm的直径是比较合适的。最后进行了含单一SiO2粒子的丙烯酸树脂薄膜的辐射致冷性能实验以及含两种粒径SiO2粒子的丙烯酸树脂薄膜的光谱辐射特性的仿真计算。在进行含单一粒子的辐射致冷薄膜的性能实验的时候,发现该薄膜在可见光波段有极高的透过率,而在大气窗口波段有着极高的发射率,并且在具体的辐射致冷的性能实验中发现其在白天有着良好的降温效果。而在含两种粒子的丙烯酸树脂薄膜的仿真模拟过程中发现该仿真结果随着两种粒子的体积分额的变化而发生较大的变化,随着总体积分数的增加而发生一定规律的变化。
二、一种计算大气透过率的方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种计算大气透过率的方法（论文提纲范文）
（1）临近空间大气星光掩星技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大气星光掩星探测技术的国内外研究现状 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 国外研究现状 |
| 1.1.3 国内研究现状 |
| 1.2 本文的研究目的和主要研究内容 |
| 1.3 本章小结 |
| 第二章 星光在地球大气中的传输特性 |
| 2.1 地球大气的吸收 |
| 2.1.1 紫外大气分子吸收 |
| 2.1.2 可见和近红外大气分子吸收 |
| 2.1.3 消光截面 |
| 2.2 地球大气瑞利散射 |
| 2.3 光线在大气中的折射 |
| 2.4 谱线形成 |
| 2.4.1 波尔模型 |
| 2.4.2 振动跃迁和转动跃迁 |
| 2.4.3 大气吸收光谱 |
| 2.5 比尔-布格-朗伯(Beer-Bouguer-Lambert)定律 |
| 2.6 星光在大气中的辐射传输方程 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 恒星光源以及坐标系 |
| 3.1 恒星光源 |
| 3.1.1 恒星视星等、亮度等基本特性 |
| 3.1.2 恒星光谱 |
| 3.2 坐标系计算 |
| 3.2.1 天球坐标系 |
| 3.2.2 地固坐标系 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 星光掩星探测技术 |
| 4.1 探测技术原理 |
| 4.2 数据处理流程 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 星光掩星技术目标星源特性分析 |
| 5.1 大气吸收光谱的仿真 |
| 5.1.1 MODTRAD模式 |
| 5.1.2 仿真过程及结果 |
| 5.2 观测信号信噪比和探测精度 |
| 5.2.1 观测信号信噪比计算 |
| 5.2.2 探测精度估计 |
| 5.3 不同恒星视星等对探测结果的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 星光掩星事件和轨道仿真技术 |
| 6.1 星光掩星轨道仿真 |
| 6.1.1 星光掩星轨道仿真基本流程 |
| 6.1.2 星光掩星轨道仿真算法 |
| 6.1.3 星光掩星轨道仿真的结果和讨论 |
| 6.2 星光掩星观测数据仿真 |
| 6.2.1 星光掩星观测数据仿真基本流程 |
| 6.2.2 星光掩星观测数据仿真算法 |
| 6.2.3 星光掩星观测数据仿真结果和讨论 |
| 6.2.4 星光掩星紫外观测数据仿真 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 剥洋葱法星光掩星数据反演技术 |
| 7.1 星光掩星反演原理 |
| 7.2 星光掩星反演算法 |
| 7.3 星光掩星仿真数据反演 |
| 7.4 星光掩星实测数据反演 |
| 7.4.1 GOLD数据反演 |
| 7.4.2 GOMOS数据反演 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 星光掩星技术误差特性分析 |
| 8.1 星光掩星技术误差来源 |
| 8.1.1 光子数误差 |
| 8.1.2 卫星轨道误差 |
| 8.2 本章小结 |
| 第九章 总结和展望 |
| 9.1 本文的主要研究工作 |
| 9.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）光谱型太阳—天光背景辐射计的研制及数据分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 太阳辐射计研究现状 |
| 1.3.2 辐射计发展趋势 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 辐射测量基本原理 |
| 2.1 辐射传输原理 |
| 2.2 透过率测量方法 |
| 2.2.1 理论计算法 |
| 2.2.2 直接测量方法 |
| 2.3 辐射计定标原理 |
| 2.3.1 辐射计直射通道定标 |
| 2.3.2 太阳辐射计散射通道定标 |
| 第3章 光谱辐射计架构研制 |
| 3.1 高精度二维转台的设计 |
| 3.1.1 转台驱动系统的选型 |
| 3.1.2 闭环反馈系统设计 |
| 3.2 光学系统设计 |
| 3.2.1 太阳跟踪系统 |
| 3.2.2 光谱采集系统 |
| 3.3 嵌入式平台的选择 |
| 3.4 温控系统设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 仪器控制软件的设计 |
| 4.1 底层组件的搭建 |
| 4.2 嵌入式软件开发 |
| 4.2.1 程序开发平台Linux+Qt |
| 4.2.2 下位机程序的开发 |
| 4.3 服务器应用程序的开发 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 光谱辐射计的全波段标定以及数据分析 |
| 5.1 光谱辐射计的标定 |
| 5.1.1 绝对辐射定标 |
| 5.1.2 直射通道定标 |
| 5.2 透过率与水汽的测量及分析 |
| 5.3 整层光谱透过率的测量及分析 |
| 5.4 背景辐射观测 |
| 5.5 定点模式观测 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 工作总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）临边大气传输和背景辐射特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第1章 临边大气辐射传输国内外研究进展 |
| 1.1 国内外临边探测仪器的研究现状 |
| 1.2 国内外临边大气辐射传输模式的研究现状 |
| 1.3 本章小结 |
| 第2章 大气辐射传输理论基础 |
| 2.1 地球大气的成分及分布 |
| 2.2 大气分层 |
| 2.3 大气辐射传输过程 |
| 2.3.1 大气分子的吸收 |
| 2.3.2 大气分子的散射 |
| 2.3.3 大气折射 |
| 2.3.4 气溶胶的散射和吸收 |
| 2.3.5 基本物理量的意义 |
| 2.4 黑体辐射定律 |
| 2.5 辐射传输方程 |
| 2.5.1 施瓦兹希尔德(Schwarzschild)方程 |
| 2.5.2 比尔-布格-朗伯定律 |
| 2.5.3 临边大气辐射传输方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 临边大气数值模式模拟分析 |
| 3.1 模式简介 |
| 3.2 临边大气背景辐射模式的对比分析 |
| 3.2.1 MODTRAN与SCIATRAN对比 |
| 3.2.2 MODTRAN与MIPAS对比 |
| 3.3 不同模式下大气透过率的比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 临边大气背景辐射特性的模拟研究 |
| 4.1 SCIATRAN模拟计算临边大气背景辐射 |
| 4.1.1 观测高度 |
| 4.1.2 切向高度 |
| 4.1.3 太阳天顶角 |
| 4.1.4 相对方位角 |
| 4.2 MODTRAN模拟临边大气辐射传输 |
| 4.2.1 观测高度 |
| 4.2.2 切向高度 |
| 4.2.3 太阳天顶角和相对方位角 |
| 4.2.4 临边大气透过率 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于CART建立临边大气辐射传输模式 |
| 5.1 CART辐射传输模型 |
| 5.2 大气折射 |
| 5.2.1 大气折射定律及折射率 |
| 5.2.2 考虑大气折射时光线传播的几何路径 |
| 5.3 临边大气透过率计算模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 卷云背景辐射特性计算及其时空分布研究 |
| 6.1 卷云的微物理性质 |
| 6.1.1 卷云的平均单次散射特性 |
| 6.1.2 卷云反射函数查找表(LUTs) |
| 6.2 卷云背景反射特性计算 |
| 6.3 卷云反射率的时空分布 |
| 6.3.1 数据源及分析方法 |
| 6.3.2 卷云反射率的全球分布特征 |
| 6.3.3 2000-2017年卷云年平均反射率的变化 |
| 6.3.4 2000-2017年卷云的季节变化 |
| 6.4 讨论与结论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 论文总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 后续展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）热红外波段场地自动化定标方法的研究与设备研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 热红外遥感器辐射定标意义 |
| 1.2 卫星遥感器热红外波段辐射定标方法 |
| 1.2.1 实验室定标 |
| 1.2.2 在轨星上定标 |
| 1.2.3 在轨替代定标 |
| 1.3 卫星遥感器热红外波段校正场定标方法 |
| 1.3.1 辐亮度基法 |
| 1.3.2 温度基法 |
| 1.3.3 校正场定标方法比较 |
| 1.4 红外测温辐射计研究现状 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 热红外波段场地自动化定标方法 |
| 2.1 遥感器热红外波段在轨辐射定标原理 |
| 2.1.1 辐亮度基法定标原理 |
| 2.1.2 温度基法定标原理 |
| 2.2 温度与发射率分离算法 |
| 2.2.1 单通道温度与发射率分离算法 |
| 2.2.2 基于场地多通道数据的温度与发射率分离算法 |
| 2.2.3 基于场地高光谱数据的场地温度与发射率分离算法 |
| 2.3 大气下行辐射获取方法 |
| 2.3.1 大气下行辐射估算模型 |
| 2.3.2 地基观测大气下行辐射 |
| 2.4 大气透过率和大气程辐射计算 |
| 2.5 定标系数计算 |
| 2.6 热红外波段场地自动化定标原理 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 外场比对试验 |
| 3.1 在轨定标试验与精度分析 |
| 3.1.1 卫星遥感器 |
| 3.1.2 现场测量 |
| 3.1.3 大气测量及辐射传输计算 |
| 3.1.4 FY3D绝对辐射定标计算 |
| 3.1.5 精度检验和误差分析 |
| 3.2 TES算法比对试验 |
| 3.2.1 野外测量系统 |
| 3.2.2 现场测量及数据分析 |
| 3.2.3 地表高光谱发射率计算 |
| 3.2.4 精度分析 |
| 3.3 大气下行辐射获取方法比较 |
| 3.4 探空数据获取方法比较 |
| 3.5 场地自动化定标精度分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 场地自动化观测设备的研制 |
| 4.1 需求分析 |
| 4.2 总体设计方案计 |
| 4.2.1 MSIR的结构组成 |
| 4.2.2 系统性能指标 |
| 4.3 光机系统设计 |
| 4.3.1 光学系统设计 |
| 4.3.2 自校准系统 |
| 4.3.3 光学通道设置 |
| 4.3.4 光通量估算 |
| 4.3.5 信噪比估算 |
| 4.3.6 保护系统设计 |
| 4.3.7 杂散光的消除 |
| 4.3.8 光机装调 |
| 4.4 电子学系统 |
| 4.4.1 电源模块 |
| 4.4.2 探测器控制 |
| 4.4.3 内置黑体控制 |
| 4.4.4 电机驱动 |
| 4.4.5 北斗通讯 |
| 4.5 程序设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 MSIR辐射定标及性能测试 |
| 5.1 内置黑体实验室定标 |
| 5.1.1 实验室定标系统及设备 |
| 5.1.2 内置黑体发射率定标 |
| 5.1.3 内置黑体稳定性测量 |
| 5.1.4 内置黑体实验室测量结论 |
| 5.2 MSIR辐射定标 |
| 5.2.1 MSIR通道参数拟合 |
| 5.2.2 MSIR实验室定标原理 |
| 5.2.3 MSIR自校准原理 |
| 5.2.4 辐射定标实验 |
| 5.2.5 辐射定标不确定分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 存在的问题及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）地基红外辐射测量系统提高测量精度的关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景以及意义 |
| 1.2 红外辐射特性测量的研究现状 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内研究进展 |
| 1.3 论文主要内容和结构安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 红外辐射特性测量原理 |
| 2.1 红外辐射测量基本理论 |
| 2.1.1 基本辐射量 |
| 2.1.2 红外辐射基本定律 |
| 2.2 地基红外系统模型 |
| 2.2.1 红外光学系统 |
| 2.2.2 红外探测器 |
| 2.2.3 红外辐射测量系统响应定标 |
| 2.3 红外辐射特性测量的基本原理 |
| 2.3.1 目标辐射特性 |
| 2.3.2 辐射在大气中传输的特性 |
| 2.3.3 目标红外辐射特性测量 |
| 2.4 红外辐射测量精度分析及提高其精度的关键技术 |
| 2.4.1 响应定标对红外辐射测量精度的影响 |
| 2.4.2 大气修正对红外辐射测量精度的影响 |
| 2.4.3 辐射反演对红外辐射测量精度的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 辐射测量线性响应特征及高效定标方法 |
| 3.1 红外辐射测量系统的线性响应特征 |
| 3.1.1 响应特征模型 |
| 3.1.2 光学系统响应相关参数测量 |
| 3.1.3 红外探测器响应系数测量 |
| 3.1.4 响应特征计算与验证 |
| 3.2 地基红外辐射测量系统的高效定标方法 |
| 3.2.1 环境温度引起的灰度漂移 |
| 3.2.2 考虑积分时间与衰减片的辐射定标模型 |
| 3.2.3 考虑积分时间与衰减片的高效定标法 |
| 3.2.4 定标法精度验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于神经网络的非线性红外大气修正方法 |
| 4.1 大气参数实时测量与计算 |
| 4.1.1 大气参数测量设备 |
| 4.1.2 大气修正参数计算 |
| 4.2 非线性红外大气修正方法 |
| 4.2.1 基于标准参考源的大气修正 |
| 4.2.2 线性大气修正方法 |
| 4.2.3 神经网络非线性大气修正方法 |
| 4.2.4 各大气修正方法精度分析 |
| 4.3 基于大气修正的红外辐射测量实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 目标提取与基于能量守恒的辐射反演方法 |
| 5.1 目标红外图像灰度信息提取 |
| 5.2 目标的红外辐射测量 |
| 5.2.1 目标成像尺寸特征 |
| 5.2.2 面目标与点目标的红外辐射测量实验 |
| 5.3 基于能量守恒的辐射反演提高点目标的测量精度 |
| 5.3.1 基于能量守恒的红外辐射反演 |
| 5.3.2 点目标的红外辐射测量实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）能见度仪测试评价关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 能见度及其观测 |
| 1.1.1 能见度的定义与分类 |
| 1.1.2 观测方式及其特点 |
| 1.2 能见度仪测试评价的意义 |
| 1.2.1 研究必要性及实际意义 |
| 1.2.2 能见度在民航运行中的应用范围 |
| 1.3 能见度仪测试评价的研究进展 |
| 1.3.1 外场对比观测进展 |
| 1.3.2 模拟环境下对比测试研究进展 |
| 1.3.3 参考基准值与评价方法研究进展 |
| 1.4 论文研究内容 |
| 第2章 能见度仪外场对比观测与多能见度仪组合观测 |
| 2.1 能见度仪的外场对比观测 |
| 2.1.1 扬沙、浮尘与霾天气下的对比观测 |
| 2.1.2 雾、雨雾、雪雾天气下的对比观测 |
| 2.1.3 外场对比观测的讨论与结论 |
| 2.2 主导能见度的多能见度仪组合观测 |
| 2.2.1 主导能见度的自动观测方法 |
| 2.2.2 数据整体概况与分析处理 |
| 2.2.3 讨论与结论 |
| 第3章 高精度大气透过率和消光系数测量方法与系统实现 |
| 3.1 多点移动测量方法 |
| 3.1.1 大气透过率的多点移动测量方法 |
| 3.1.2 基于多点移动测量的消光系数计算方法 |
| 3.1.3 基于多点移动测量的MOR计算方法 |
| 3.2 测量误差分析与比较 |
| 3.2.1 大气透射仪的测量误差分析 |
| 3.2.2 MVM方法测量大气透过率的相对误差分析与量化 |
| 3.2.3 MVM方法测量MOR的误差分析 |
| 3.3 高精度多点移动式测量系统实现 |
| 第4章 能见度仪测试模拟环境及其均匀性 |
| 4.1 能见度仪测试模拟环境系统构成 |
| 4.1.1 整体结构 |
| 4.1.2 气溶胶发生与供气循环子系统 |
| 4.1.3 其他辅助子系统 |
| 4.2 能见度仪测试模拟环境均匀性分析 |
| 4.2.1 基于流体力学模拟的均匀性分析 |
| 4.2.2 基于消光系数水平分布的均匀性分析 |
| 第5章 模拟环境下的能见度仪对比实验 |
| 5.1 大气模拟舱环境 |
| 5.1.1 实验环境条件 |
| 5.1.2 气溶胶粒子浓度及分布 |
| 5.2 舱内能见度的多点移动测量与计算 |
| 5.3 舱内能见度的测量对比分析 |
| 5.3.1 多点移动式与大气透射式测量方法对比 |
| 5.3.2 多点移动测量系统与大气透射仪测量对比 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）基于GF-5/AIUS红外掩星探测的臭氧廓线反演及验证研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 卫星探测臭氧现状 |
| 1.2.1.1 天底探测模式 |
| 1.2.1.2 临边探测模式 |
| 1.2.1.3 掩星探测模式 |
| 1.2.2 掩星探测反演臭氧廓线方法 |
| 1.3 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 大气掩星探测原理 |
| 2.1 大气结构与大气成分 |
| 2.2 大气臭氧 |
| 2.3 红外掩星辐射传输 |
| 2.3.1 大气辐射传输方程 |
| 2.3.2 掩星探测原理 |
| 2.3.3 掩星辐射传输模型 |
| 第3章 AIUS臭氧廓线反演研究 |
| 3.1 臭氧反演概述 |
| 3.2 AIUS仪器介绍 |
| 3.3 波段选择与大气背景库 |
| 3.3.1 臭氧反演波段选择及结果分析 |
| 3.3.1.1 波段选择 |
| 3.3.1.2 光谱数据质量分析 |
| 3.3.2 大气背景库与臭氧先验廓线库 |
| 3.4 探测切高精校正 |
| 3.5 AIUS臭氧廓线反演算法 |
| 3.5.1 AIUS正向模式 |
| 3.5.2 最优估计算法 |
| 3.5.2.1 算法原理 |
| 3.5.2.2 寻优过程 |
| 3.5.3 最优估计算法评价 |
| 第4章 AIUS臭氧反演软件与反演结果验证 |
| 4.1 AIUS臭氧廓线反演软件的实现 |
| 4.1.1 AIUS数据介绍 |
| 4.1.2 GF-5/AIUS地面数据处理系统 |
| 4.1.3 反演软件功能需求 |
| 4.1.4 反演软件设计框架 |
| 4.1.4.1 数据输入层 |
| 4.1.4.2 反演层 |
| 4.1.4.3 数据输出层 |
| 4.2 AIUS臭氧廓线反演结果验证研究 |
| 4.2.1 数据准备 |
| 4.2.2 切高校正结果验证 |
| 4.2.3 AIUS反演软件反演结果验证 |
| 4.2.3.1 单廓线精度验证 |
| 4.2.3.2 平均廓线精度验证 |
| 4.2.3.3 相关性分析 |
| 4.2.3.4 平均核函数与自由度 |
| 4.2.3.5 反演结果验证小结 |
| 第5章 总结与讨论 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文的创新点 |
| 5.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）基于C#的真温反演算法的软件实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 多光谱辐射测温法的研究现状 |
| 1.2.2 大气透过率问题的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 单目标极小值真温反演算法软件实现 |
| 2.1 辐射测温基本理论 |
| 2.1.1 黑体辐射基本定律 |
| 2.1.2 多光谱辐射测温理论数学模型 |
| 2.2 单目标极小值算法理论介绍 |
| 2.2.1 目标函数方程 |
| 2.2.2 等式约束条件 |
| 2.2.3 不等式约束条件 |
| 2.3 单目标极小值算法模型求解原理 |
| 2.3.1 单目标非线性优化问题概述 |
| 2.3.2 有约束非线性优化问题求解 |
| 2.3.3 无约束非线性优化问题求解 |
| 2.4 单目标极小值算法软件实现流程 |
| 2.5 单目标极小值算法结果分析 |
| 2.5.1 单目标极小值算法C#软件实现结果准确性分析 |
| 2.5.2 单目标极小值算法与二次测量法对比分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 多目标极小值真温反演算法软件实现 |
| 3.1 多目标极小值算法理论介绍 |
| 3.1.1 多目标函数方程 |
| 3.1.2 等式约束条件方程 |
| 3.1.3 不等式约束条件方程 |
| 3.2 多目标极小值算法模型求解原理 |
| 3.2.1 多目标优化问题概述 |
| 3.2.2 多目标优化方法介绍 |
| 3.2.3 目标达到法原理 |
| 3.3 多目标极小值算法软件实现流程 |
| 3.4 软件实现结果对比分析 |
| 3.4.1多目标极小值算法C#实现结果准确性分析 |
| 3.4.2 多目标极小值算法与单目标极小值算法结果对比 |
| 3.4.3 多目标极小值算法与二次测量法结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于最优化函数的真温反演算法软件实现 |
| 4.1 基于参考温度的数学模型 |
| 4.2 基于最优化函数算法原理介绍 |
| 4.3 基于最优化函数的真温反演算法的求解原理 |
| 4.3.1 SQP算法原理简介 |
| 4.3.2 有效集法原理简介 |
| 4.3.3 信赖域原理简介 |
| 4.4 基于参考温度最优化算法的软件实现流程 |
| 4.5 算法软件实现结果分析 |
| 4.5.1 仿真数据验证 |
| 4.5.2 实测数据验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 针对大气透过率问题的探索研究 |
| 5.1 模拟能量衰减实验 |
| 5.1.1 单通道能量衰减模拟实验 |
| 5.1.2 多通道能量衰减模拟实验 |
| 5.2 比色测温法 |
| 5.2.1 比色测温理论 |
| 5.2.2 比色测温法-能量衰减实验 |
| 5.2.3 单通道拟合温度-能量衰减实验 |
| 5.3 其他方法针对大气透过率问题的探索 |
| 5.3.1 发射率范围自动限制的二次测量法 |
| 5.3.2 多通道间真温方差最小模型 |
| 5.3.3 基于神经网络的数据处理方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）基于卫星热红外数据的地表温度/发射率反演（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 地表发射率反演研究进展 |
| 1.2.2 地表温度反演研究进展 |
| 1.3 研究目的和内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 热红外遥感反演基础 |
| 2.1 辐射的基本概念和定律 |
| 2.1.1 基本参数定义 |
| 2.1.2 基尔霍夫定律 |
| 2.1.3 普朗克定律 |
| 2.1.4 斯蒂芬-玻尔兹曼定律 |
| 2.1.5 维恩位移定律 |
| 2.2 热红外遥感反演中涉及的大气基本概念 |
| 2.2.1 水汽 |
| 2.2.2 大气中的吸收 |
| 2.2.3 大气静力学方程 |
| 2.2.4 气压-高度公式 |
| 2.3 物体的光谱特性 |
| 2.3.1 太阳的光谱特性 |
| 2.3.2 地物的光谱特性 |
| 2.4 热红外辐射传输 |
| 2.4.1 热红外辐射传输方程 |
| 2.4.2 热红外辐射传输计算软件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 红外辐射传输计算中大气参数敏感性分析 |
| 3.1 大气透过率的敏感性分析 |
| 3.2 大气上行辐射的敏感性分析 |
| 3.3 大气下行辐射的敏感性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于卫星红外数据的地表发射率反演 |
| 4.1 地表发射率反演方法 |
| 4.1.1 基本原理 |
| 4.1.2 基于温度独立光谱指数的地表发射率提取算法 |
| 4.2 地表的BRDF模型 |
| 4.2.1 改进的Minneart BRDF模型 |
| 4.2.2 RossThick-LiSparseR和RossThick-LiSparseT BRDF模型 |
| 4.3 不同BRDF模型下的地表发射率对比 |
| 4.3.1 研究区域和数据 |
| 4.3.2 中红外地表发射率结果对比分析 |
| 4.3.3 热红外通道地表发射率结果对比分析 |
| 4.4 基于FY-2G卫星数据的地表发射率反演 |
| 4.4.1 数据以及预处理 |
| 4.4.2 基于Minneart BRDF模型的地表发射率反演结果与分析 |
| 4.4.3 基于RTLSR和RTLT BRDF模型的地表发射率反演结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于卫星红外数据的地表温度反演 |
| 5.1 研究区域与数据 |
| 5.2 地表温度提取算法 |
| 5.2.1 改进的分裂窗算法 |
| 5.2.2 改进的分裂窗算法系数拟合 |
| 5.2.3 大气水汽含量提取 |
| 5.2.4 地表发射率提取 |
| 5.3 地表温度反演结果与分析 |
| 5.3.1 利用FY-2G数据反演的结果 |
| 5.3.2 不同分裂窗算法下反演结果比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A FY-2G卫星光谱通道及光谱响应函数 |
| 附录B MODIS光谱通道参数 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（10）半透明介质的光谱特性研究及其在辐射致冷方面的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究现状综合分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 粒子系的辐射特性计算程序研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 含两种粒子的粒子系的计算理论 |
| 2.3 粒子系辐射特性程序的编写 |
| 2.4 实验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 均一粒子系辐射特性研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 粒子系的法向-法向透过率计算结果分析 |
| 3.3 粒子系的不对称因子计算结果分析 |
| 3.4 粒子系的散射相函数计算结果分析 |
| 3.5 粒子系的散射系数计算结果分析 |
| 3.6 粒子系的衰减系数计算结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 粒子系的辐射致冷性能的优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 粒子粒径对于粒子系的辐射特性的影响 |
| 4.3 粒子和基质折射率对于粒子系的辐射特性的影响 |
| 4.3.1 粒子折射率对于粒子系的辐射特性的影响 |
| 4.3.2 基质折射率对于粒子系的辐射特性的影响 |
| 4.4 大气含水量在辐射过程中的影响 |
| 4.5 含两种粒径粒子系的辐射特性的优化设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 辐射致冷薄膜的性能实验与仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 辐射致冷薄膜的制备工作与实验测试安排 |
| 5.3 辐射致冷薄膜的光谱辐射特性测试 |
| 5.4 辐射致冷薄膜的辐射致冷性能测试 |
| 5.5 含两种粒径粒子的辐射致冷薄膜的光谱特性仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
四、一种计算大气透过率的方法（论文参考文献）
- [1]临近空间大气星光掩星技术研究[D]. 孙明晨. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
- [2]光谱型太阳—天光背景辐射计的研制及数据分析[D]. 戚朝阳. 中国科学技术大学, 2021(08)
- [3]临边大气传输和背景辐射特性研究[D]. 赵凤美. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]热红外波段场地自动化定标方法的研究与设备研制[D]. 张允祥. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]地基红外辐射测量系统提高测量精度的关键技术研究[D]. 杨国庆. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [6]能见度仪测试评价关键技术研究[D]. 台宏达. 中国科学技术大学, 2020(09)
- [7]基于GF-5/AIUS红外掩星探测的臭氧廓线反演及验证研究[D]. 罗琪. 中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院), 2020(06)
- [8]基于C#的真温反演算法的软件实现[D]. 李秀财. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]基于卫星热红外数据的地表温度/发射率反演[D]. 韩露. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]半透明介质的光谱特性研究及其在辐射致冷方面的应用[D]. 龚大洋. 哈尔滨工业大学, 2020(01)