一种新的空中测量大气透过率的方法技术

本发明专利技术公开了一种新的空中测量大气透过率的方法，其采用简易黑体装置放置于目标附近，通过高精度测量获得简易黑体辐射亮度，借此测量计算红外相机与目标之间的透过率。并对比激光标定的某斜程路段标准大气透过率，确保该修正方法的有效性，通过此方式获取到的大气透过率的误差可控制在10％以内，相比较现有的测量大气透过率的方式，能够有效地提高测量的精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种新的空中测量大气透过率的方法


[0001]本专利技术涉及空中测量大气透过率
，特别涉及一种新的空中测量大气透过率的方法。

技术介绍

[0002]能见度测量、自由光通信、红外辐射能量、激光测距、激光制导和激光导航都必须考虑大气对光传输的影响，大气透过率是评价大气中光传输衰减特性的重要参数。现有大气透过率的测量方式是先通过大气测量装置测量得到一些大气参数，然后将测量得到的参数输入到大气辐射传输计算软件中，通过MODTRAN软件计算得到的大气透过率的结果，这种测量方式得到的计算结果误差在20％左右。如果遇到气象条件比较恶劣的情况下，测量精度还会下降10％左右，由此导致大气透过率的测量误差在20％～30％左右。如果测量结果存在较大误差，则会导致后续仿真和试验无法保证其效率和精度，因此提升大气透过率测量精度、降低误差是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种新的基于空中测量大气透过率的测量方法，其采用简易黑体装置放置于目标附近，通过高精度测量获得简易黑体辐射亮度，借此计算红外相机与目标之间的透过率。并对比激光标定的某斜程路段标准大气透过率，确保该方法的有效性。通过此方式获取到的大气透过率误差可控制在10％以内，相比较MODTRAN软件计算大气透过率或激光直接测量大气透过率方式，能够有效的提高测量精度。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种新的空中测量大气透过率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤1：通过大气测量装置测量得到大气参数，设定测试条件，将得到的参数录入MODTRAN软件，得到初始大气透过率τ
M
；
[0007]步骤2：得到某一段标准斜程路径下的激光标定的标准大气透过率值τ
激
；
[0008]步骤3：得到与步骤1相同斜程路径下的简易黑体辐射源标定的测量大气透过率值τ
黑
；
[0009]步骤4：通过比较τ
M
、τ
激
与τ
黑
之间的误差值，验证简易黑体辐射源标定方法的有效性。
[0010]进一步地，步骤2标定步骤为：
[0011]步骤201：将光强测量设备放置在距离地面至少1km高的地方，再将激光器利用底座固定在地面上，调节激光器的角度，使得光强测量设备接收到激光器发射出的所有激光能量；
[0012]步骤202：将激光器调制固定频率，向光强测量设备持续发射激光，测出频率为P
τ
；
[0013]步骤203：利用光强测量设备和激光器通过计算获得该标准斜程路径下的标准大
气透过率τ
激
，其计算公式为：
[0014]进一步地，步骤3的标定步骤为：
[0015]步骤301：利用无人机搭载简易黑体辐射源沿斜程路径的斜上方进行匀速飞行，先对简易黑体辐射源进行基准参数标定；
[0016]步骤302：以多点组合方式进行测量，分别测量位置1、位置2、位置3和位置4的简易黑体辐射源5的参数，从而得到不同位置下的辐射亮度差；
[0017]步骤303：根据位置4到位置3的测量大气透过率τ1，位置3到位置2的测量大气透过率τ2以及位置2到位置1的测量大气透过率τ3，从而得到该距离下的黑体探测大气透过率τ
黑
＝τ1*τ2*τ3。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术提出一种新的空中测量大气透过率的方法，其通过对实际探测路径的大气组分变化和探测距离的综合考虑，利用实际测量与理论计算相结合的方式，对实际探测路径的大气透过率进行高精度的计算，能够将获取到的大气透过率误差控制在10％以内，有效的提高测量精度，从而解决了现有大气透过率估算误差大的缺陷。
附图说明
[0020]图1为激光标定大气透过率示意图；
[0021]图2为简易黑体标定大气透过率示意图；
[0022]1‑
光强测量设备、2
‑
激光器、3
‑
底座、4
‑
无人机、5
‑
简易黑体辐射源、6
‑
探测器。
具体实施方式
[0023]为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的描述。
[0024]本专利技术的核心思路是：首先获取某一段标准斜程路径下的标准大气透过率值，可以是地面通向高处，例如山顶，保证地面到山顶的垂直距离大于1km。
[0025]激将器发射固定频率的激光，测量对面测试点和山顶之间的距离、激光出瞳处的辐射功率和发散角，测量山顶处的激光照射辐照度，并综合发散角影响，获得大气衰减后的激光辐射功率，除以出瞳处的激光辐射功率即为该频率下的大气透过率，然后由于距离较远，为此可采用多点组合测试的方式，测量激光路径上的大气透过率。
[0026]参考附图1，首先在合适的高度位置放置好光强测量设备1，然后通过调整激光器2的角度，使得光强测量设备可接收到激光器2所发射出的激光能量，然后将激光器调制固定频率，对着光强测量设备1持续不间断的发射激光。待光强测量设备1接收的激光能量稳定后，测量试点和山顶之间的距离、激光出瞳处的辐射功率和发散角，测量山顶处的激光照射辐照度，并综合发散角影响，获得大气衰减后的激光辐射功率，除以出瞳处的激光辐射功率即为该频率下的大气透过率，这样就可以标定标准状态下的大气透过率。
[0027]参考附图2，再利用无人机4，简易黑体辐射源5，探测器6对相同斜程路径和相同条件下的大气透过率进行测量。无人机4载着简易黑体辐射源5向斜上方进行匀速飞行，由于距离过大，可考虑多点组合的测试方式，在此考虑四个点的组合方式，也可以根据实际情况
增加测试点个数。首先对简易黑体辐射源5进行基准参数标定，然后通过探测器6对在位置4的简易黑体进行测量，获得该位置测量的简易黑体辐射源5的参数，这样就可以获得位置4到位置3的辐射亮度差，通过公式反算，即可推算出该距离的大气透过率τ1，同理，可测得位置3到位置2和位置2到位置1的大气透过率τ2和τ3，最终可的该距离下的大气透过率τ
黑
＝τ1*τ2*τ3。
[0028]实施例
[0029]为验证本测量方法的有效性，按如下步骤进行实验：
[0030]1、设定不同的垂直高度与水平距离来计算斜程距离
[0031]垂直高度为：0.2km、0.4km、0.6km、0.8km、1.0km；
[0032]水平距离为：0.1km、0.3km、0.5km、0.7km；
[0033]2、通过垂直高度与水平距离可计算斜程距离，结果如表1所示；通过激光标定与普朗克公式计算实验时环境下的标准大气透过率，结果如表2所示；再通过步骤3的方式进行测量，测得相应的大气透过率，结果如表3所示；最后根据测量得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新的空中测量大气透过率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过大气测量装置测量得到大气参数，设定测试条件，将得到的参数录入MODTRAN软件，得到初始大气透过率τ
M
；步骤2：得到某一段标准斜程路径下的激光标定的标准大气透过率值τ
激
；步骤3：得到与步骤1相同斜程路径下的简易黑体辐射源标定的测量大气透过率值τ
黑
；步骤4：通过比较τ
M
、τ
激
与τ
黑
之间的误差值，验证简易黑体辐射源标定方法的有效性。2.根据权利要求1所述的一种新的空中测量大气透过率的方法，其特征在于，步骤2标定步骤为：步骤201：将光强测量设备(1)放置在距离地面至少1km高的地方，再将激光器(2)利用底座(3)固定在地面上，调节激光器(2)的角度，使得光强测量设备(1)接收到激光器(2)发射出的所有激光能量；步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，杨尧，刘宗信，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：