空间人造目标反射光谱的红化效应

发布时间：2023-11-30 18:44

　　随着航天活动的日益增加,空间碎片也越来越多,对这些碎片的防护和预测越来越受到人们的重视,所以对未知的空间碎片进行编目和识别显得尤为重要。在过去的十几年间,光谱观测技术正越来越多的被运用到对各种空间目标材料组成的反演、分析和识别。在研究过程中,目标反射光谱出现“红化效应”,影响到利用目标反射光谱与实验室材料光谱在材料特征和形态上的对比和识别。因此,有必要对空间目标光谱的红化效应形成原因做出探究和理解。本文总结国内外研究现状可知:红化效应的形成原因涉及观测过程中的相位角度、目标姿态以及在轨空间环境的影响。空间环境是造成红化效应的重要因素,其会使航天器暴露在外的材料表面理化特性和表面粗糙度发生变化,二者共同影响材料光谱反射特性。本文采取实验数据和计算机仿真计算相结合的方式,重点探究材料粗糙度变化对卫星光谱红化效应的影响。首先结合相关实验数据,建立了材料不同粗糙度状态的光谱BRDF模型;然后对这个卫星目标反射光谱进行了仿真计算。本文对三种卫星常用材料的半球光谱反射率进行了试验测量,并根据菲涅尔方程对材料的折射率进行了反演,作为求解材料菲涅尔反射率的依据。根据文献实验数据,对空间环境下材料表面粗...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 空间目标光谱观测现状背景
        1.1.1 空间目标光谱观测的研究背景
        1.1.2 空间目标光谱观测的发展
        1.1.3 空间目标光谱观测研究过程
        1.1.4 空间目标光谱观测的意义
    1.2 目标光谱红化效应研究的意义
    1.3 目标光谱红化效应研究进展
        1.3.1 观测过程对红化效应影响
        1.3.2 在轨空间环境对红化效应的影响
    1.4 本文的研究内容及框架
第二章 粗糙面光散射理论
    2.1 引言
    2.2 随机粗糙面统计模型
        2.2.1 高度起伏均方根
        2.2.2 相关长度
        2.2.3 功率谱密度
        2.2.4 随机粗糙面仿真
    2.3 粗糙面光散射理论基础
        2.3.1 麦克斯韦方程
        2.3.2 波动方程
        2.3.3 电磁场的连续条件
    2.4 瑞利准则
    2.5 双向反射分布函数
        2.5.1 BRDF测量原理
        2.5.2 BRDF建模方法介绍
    2.6 空间环境对材料表面粗糙度的影响
        2.6.1 空间环境因素
        2.6.2 材料表面粗糙度变化程度
第三章 材料光谱BRDF建模及其仿真分析
    3.1 引言
    3.2 材料菲涅尔反射系数反演
        3.2.1 半球光谱反射率的测量
        3.2.2 菲涅尔方程
        3.2.3 材料折射率
    3.3 光谱BRDF理论模型
    3.4 材料不同粗糙度反射光谱仿真分析
        3.4.1 聚脂薄膜
        3.4.2 太阳能电池片
        3.4.3 OSR片
    3.5 材料不同观测角度反射光谱仿真分析
    3.6 小结
第四章 卫星光谱红化效应仿真分析
    4.1 引言
    4.2 复杂目标光谱仿真计算原理
        4.2.1 光谱线性混合模型
        4.2.2 卫星仿真条件
        4.2.3 三角剖分和可见面片思想
    4.3 卫星光谱红化效应仿真分析
        4.3.1 仿真步骤及实现
        4.3.2 卫星材料不同粗糙度状态时反射光谱仿真
        4.3.3 卫星材料不同观测角度时反射光谱仿真
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
        5.2.1 表面膜层结构对红化效应的影响分析
        5.2.2 材料褶皱对光谱形态的影响
        5.2.3 红化效应对光变曲线的影响
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集



本文编号：3869022