本發(fā)明涉及航天領域，尤其涉及一種導彈尾焰輻射強度探測的大氣修正方法。

背景技術：

對目標光學特性的定量測量是目標特性研究領域的重要環(huán)節(jié)。實測數(shù)據(jù)往往被認為是最準確最有說服力的資料。要做到高精度的定量測量也需要很多技術環(huán)節(jié)作為支撐，如定標技術，數(shù)據(jù)處理技術等。其中大氣修正技術是在大氣層中開展定量測量所必不可少的技術之一。由于地球大氣是具有選擇性吸收特性的氣體介質，任何在大氣中傳播的輻射能量都會受到大氣的選擇性吸收而衰減。因此對于大氣衰減作用的反演是通過測量數(shù)據(jù)反推目標本身輻射狀態(tài)的重要過程。

導彈尾焰輻射主要是由尾焰中的高溫氣體自發(fā)輻射產(chǎn)生，因此導彈尾焰的輻射光譜也是具有很強選擇性的。由于目標的輻射光譜與介質的吸收光譜都是有選擇性的，因此以探測器探測到的輻射精確反推目標本體輻射必然要通過兩個光譜的運算。當采用熱像儀進行導彈尾焰的輻射強度探測時，由于熱像儀無法獲取尾焰的光譜，只能獲得特定波段的總輻射值，這給大氣修正帶來了極大的困難，通常采用的平均透過率算法將會在大氣修正過程中產(chǎn)生較大誤差。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明提供一種導彈尾焰4-5μm輻射強度探測的大氣修正方法，有效地提高了反推的本體輻射精度。

本發(fā)明提供的一種導彈尾焰4-5μm輻射強度探測的大氣修正方法，其改進之處在于，先獲取大氣透過率，再計算大氣修正過程中尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重，最后對導彈尾焰輻射強度進行大氣修正。

優(yōu)選的，根據(jù)co2、h2o兩種氣體組分振轉能級的躍遷，采用hitemp數(shù)據(jù)庫，利用lorentz展寬的逐線方式計算熱為力學狀態(tài)的氣體輻射光譜作為大氣修正過程中尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重。

較優(yōu)選的，計算公式如下：

根據(jù)輻射傳輸方程，計算光譜輻射亮度的變化，公式如下：

式中，bν表示黑體輻射；αν表示光譜吸收系數(shù)；iν表示光譜輻射亮度；x表示輻射傳輸?shù)木嚯x；v表示波數(shù)；

采用逐線法計算光譜吸收系數(shù)αν，公式如下：

式中，s表示譜線強度；ν0i表示第i條譜線的中心波數(shù)；n表示分子數(shù)密度；f(v-v0i)表示譜線線型函數(shù)；

采用lorentz展寬計算譜線線型函數(shù)，公式如下：

式中，γ表示譜線展寬；

對輻射光譜進行歸一化，得到尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重h(v)，即：

較優(yōu)選的，對導彈尾焰輻射強度進行大氣修正，計算公式如下：

計算在4-5μm范圍內(nèi)測量波段的平均大氣透過率，公式如下：

式中，f(v)表示大氣透過率，h(v)表示尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重，v表示波數(shù)；

根據(jù)平均大氣透過率進行大氣修正，獲取目標未經(jīng)大氣吸收的本體輻射強度，公式如下：

式中，s表示探測到的輻射強度。

較優(yōu)選的，所述大氣透過率通過測量設備測量獲得或者通過理論計算獲得。

較優(yōu)選的，采用熱力學狀態(tài)為溫度2000k、壓力0.4atm、co2摩爾份數(shù)為0.01、h2o摩爾份數(shù)為0.2，輻射路徑為1m的氣體層在4-5μm的輻射光譜代表尾焰的輻射光譜結構。

本發(fā)明的技術方案中，有效地提高了反推的本體輻射精度。

本發(fā)明的技術方案中，熱像儀由于具有便攜性好，可成像等優(yōu)點被廣泛用于紅外探測。但由于其不具備光譜探測能力，在通過熱像儀測量結果分析目標真實輻射量時，往往由于大氣修正誤差較大而受到質疑，特別實在大氣吸收波段探測有光譜選擇性的目標。在4-5μm波段中，包括著一個大氣重要的吸收帶。在遠距離探測時，部分波段透過率極低。通過理論分析，采用對透過率直接平均的大氣修正方法，當測量的導彈尾焰在100km外時，反推本體輻射的誤差將超過一個量級。這將是的熱像儀測量的結果失去定量分析的意義。而采用本專利的方法，大氣修正的誤差將小于50％。極大的提升了大氣修正的精度，使得遠距離的熱像儀探測也能反映導彈尾焰本體的輻射強度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例的歸一化函數(shù)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節(jié)僅僅是為了使讀者對本發(fā)明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節(jié)也可以實現(xiàn)本發(fā)明的這些方面。

本實施例提出的一種導彈尾焰4-5μm輻射強度探測的大氣修正方法，流程圖如圖1所示，即先獲取大氣透過率，再計算大氣修正過程中尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重，最后對導彈尾焰輻射強度進行大氣修正。具體的：

通過測量設備測量獲得或者通過理論計算獲得大氣透過率。

計算大氣修正過程中尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重，步驟如下：

不同型號的導彈在不同飛行狀態(tài)下其中波紅外輻射光譜不同，但是由于其輻射機理均是co2、h2o兩種氣體組分振轉能級的躍遷。因此其輻射光譜的結構由上述兩種氣體的能級分布規(guī)律決定，存在一定的穩(wěn)定性。本實施例采用熱力學狀態(tài)為溫度2000k、壓力0.4atm、co2摩爾份數(shù)為0.01、h2o摩爾份數(shù)為0.2，輻射路徑為1m的氣體層在4-5μm的輻射光譜代表尾焰的輻射光譜結構。

根據(jù)co2、h2o兩種氣體組分振轉能級的躍遷，采用hitemp數(shù)據(jù)庫，利用lorentz展寬的逐線方式計算熱為力學狀態(tài)的氣體輻射光譜作為大氣修正過程中尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重。計算公式如下：

根據(jù)輻射傳輸方程，計算光譜輻射亮度的變化：

式中，bν表示黑體輻射；αν表示光譜吸收系數(shù)；iν表示光譜輻射亮度；x表示輻射傳輸?shù)木嚯x；v表示波數(shù)；

采用逐線法計算光譜吸收系數(shù)αν，公式如下：

式中，s表示譜線強度；ν0i表示第i條譜線的中心波數(shù)；n表示分子數(shù)密度；f(v-v0i)表示譜線線型函數(shù)；

采用lorentz展寬計算譜線線型函數(shù)，公式如下：

式中，γ表示譜線展寬；

對輻射光譜進行歸一化，得到尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重h(v)，即：

最后，對導彈尾焰輻射強度進行大氣修正，如下：

根據(jù)大氣修正模塊基于尾焰輻射光譜結構的統(tǒng)計權重曲線，計算在4-5μm范圍內(nèi)測量波段的平均大氣透過率，公式如下：

式中，f(v)表示大氣透過率，h(v)表示尾焰光譜結構的統(tǒng)計權重，v表示波數(shù)；

根據(jù)本實施例的輻射光譜結構數(shù)據(jù)得到的統(tǒng)計權重曲線如圖2所示，其支持4-5μm范圍內(nèi)的任何波段。當修正波段是4-5μm的某個子波段時，只需截取相應的統(tǒng)計權重曲線，并對大氣透過率進行加權平均即可。

根據(jù)平均大氣透過率進行大氣修正，獲取目標未經(jīng)大氣吸收的本體輻射強度，公式如下：

式中，s表示探測到的輻射強度。

至此，實現(xiàn)了導彈尾焰4-5μm波段輻射強度探測的大氣修正。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。