天线极化误差对天线接收功率影响的统计建模与分析

研究了天线极化误差的统计建模问题和天线接收功率的统计特性,提出了天线极化纯度概念的Stokes矢量表征法,建立了天线极化误差的极化域统计描述模型,详细讨论了天线极化误差服从均匀分布时任意极化辐射场接收功率的概率密度,给出了完整的解析表达式和工程实用的天线接收功率偏差与标准差的典型曲线。

一种图像校正的偏振光罗盘系统的研究

导航传感器在探险、应急、精确制导武器、船舶、航空器导航和定位系统中起着关键作用。针对偏振光罗盘在倾斜状态下误差较大的问题,提出了一种利用加速度计和陀螺仪对偏振光罗盘进行图像校正的方法,设计了一种基于陀螺仪校正的偏振光罗盘系统。首先利用加速度计和陀螺仪计算得到载体姿态角,对偏振光图像数据进行图像校正,采用Stokes矢量法解算大气偏振模式分布,进而提取导航特征点,最后对特征点进行拟合解算出航向角信息。并且进行了静态和动态测试实验,实验结果表明,该算法能够有效的对偏振光罗盘姿态变化引起的误差进行补偿,可以将偏振光罗盘的航向角测量误差控制在1.86°之内,平均误差为0.09°。

偏振光在非球形气溶胶中传输特性的MonteCarlo仿真

非球形气溶胶是影响辐射传输的重要因素.系统给出了矢量辐射传输Monte Carlo模型,并验证了其准确度;考虑入射光偏振态,讨论了不同方向漫射光Stokes矢量对气溶胶形状的敏感性;分析了气溶胶形状、入射光偏振状态对光波退偏振度、透过率及反射率的影响.模拟仿真结果表明,对于不同偏振态的入射光,不同方向的Stokes矢量对气溶胶形状变化的灵敏程度并不一致,而在天顶角0°方向区域,Q,U及V分量对形状的灵敏程度普遍不高;气溶胶形状对反射漫射光退偏程度的影响强于透射漫射光,入射光偏振态不同,漫射光退偏程度也存在较大差异.气溶胶形状对光波整体透过率与反射率影响显著,且该影响随传播距离增大而增大;入射光偏振态对透过率与反射率影响相对较小,与自然光相比,水平偏振光透过率略偏小,反射率略偏大,垂直偏振光反之,圆偏振光与自然光的模拟结果相当.

大气折射对可见近红外波段辐射传输的影响分析

为定量分析大气折射对辐射传输的影响,建立了矢量辐射传输模型(VSPART),讨论了大气折射对漫射光Stokes矢量及辐射通量密度的影响。在模型中,采用射线追踪法实现了大气折射过程的参数化,基于矩阵算法实现了辐射传输方程的求解;将VSPART模拟结果与文献值及SPDISORT、DISORT、RT3/PolRadtran和MYSTIC的模拟结果进行了对比,验证了模型间的一致性;在纯瑞利散射大气及含气溶胶大气条件下,分析了大气折射对地面下行辐射和天顶上行辐射漫射光Stokes矢量的影响,讨论了大气折射效应随太阳天顶角的变化。结果表明,太阳天顶角为86°时,在瑞利散射条件下,由大气折射造成的漫射光(波长0.35μm)I、Q和U分量的相对偏差可达9.2%、10.2%和11.3%,辐射通量密度的相对偏差可达5.3%。对于地面下行辐射,大气折射的影响总体随天顶角增大而增强,天顶上行辐射则反之。大气折射对地面下行漫射辐射的影响强于天顶上行辐射。随着气溶胶光学厚度的增加,大气折射效应显著增强;煤烟气溶胶条件下,大气折射的影响强于矿质型及海盐型气溶胶情形。当太阳天顶角大于70°时,大气折射的影响迅速增强,此时有必要在辐射传输模拟过程中考虑大气折射效应。