闪电红外特性研究及红外图像仿真
本文选题:蒙特卡洛方法 + 分形几何 ; 参考:《大连海事大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着我国防御体系的不断发展,空间防御体系也要求进一步完善。利用卫星进行目标探测是空间防御的主要手段,卫星识别的目标会产生具有极强红外辐射的尾焰,而地球上也存在许多高温现象,比如闪电在其发生过程中也会产生极大的热量,从而对卫星的目标识别造成一定干扰。由于飞行目标多在云内,卫星对目标的识别主要使用红外波段作为探测波段。在卫星的设计过程中需要提供大量的闪电红外图像,对卫星的目标识别能力进行验证检验。目前红外波段的闪电图像较少,为了解决这一问题,需要对近、远红外波段、不同相机分辨率、不同相机观测位置等条件下的闪电红外图像进行仿真,为卫星设计提供模拟数据。本文从闪电云中辐射传输模拟、云顶闪电几何模型仿真、闪电辐射亮度计算、云顶闪电能量分布规律等方面详细的阐述了闪电红外图像的仿真,并设计编写了闪电图像仿真软件。本文的主要研究内容如下:(1)利用蒙特卡洛思想,建立闪电的云中辐射传输模型,进行辐射传输模拟,通过该模拟获得云顶闪电几何模型生长的起始坐标。(2)结合分形思想和林氏系统方法对闪电骨架结构进行设计仿真,结合云顶闪电的成像特点完成云顶闪电几何模型的仿真。(3)基于由分析闪电资料获得的经验公式研究计算了闪电近红外波段的辐射亮度,利用普朗克公式计算得到闪电远红外波段的辐射亮度。(4)根据云顶闪电能量分布规律结合计算得到的闪电辐射亮度值,对云顶闪电几何模型作出修改,完成云顶闪电的红外仿真。(5)利用OpenGl和C++完成仿真软件的编写,软件能够根据不同的输入输出不同的闪电红外图像,具有一定的应用价值。
[Abstract]:With the continuous development of China's defense system, space defense system also needs to be further improved. Target detection by satellite is the main means of space defense. The target identified by the satellite will produce a tail flame with extremely strong infrared radiation, and there are many high temperature phenomena on the earth. Lightning, for example, produces a lot of heat during its occurrence, which interferes with satellite target recognition. Because most of the flying targets are in the cloud, the infrared band is mainly used as the detection band for satellite target recognition. In the process of satellite design, a large number of lightning infrared images are needed to verify the target recognition ability of the satellite. At present, there are few lightning images in infrared band. In order to solve this problem, it is necessary to simulate the lightning infrared images under the conditions of near, far infrared, different camera resolution, different camera observation position, etc. Provide simulation data for satellite design. In this paper, the simulation of lightning infrared image is described in detail from the aspects of radiation transfer simulation in lightning cloud, geometry model simulation of cloud top lightning, calculation of lightning radiation brightness, distribution of lightning energy in cloud top and so on. The lightning image simulation software is designed and written. The main contents of this paper are as follows: (1) the radiation transfer model of lightning in the cloud is established by using Monte Carlo theory, and the radiation transfer simulation is carried out. Through this simulation, the starting coordinates of the growth of the cloud top lightning geometric model are obtained. (2) the lightning skeleton structure is designed and simulated by combining the fractal theory and the Linkler system method. Combined with the imaging characteristics of cloud top lightning, the geometric model of cloud top lightning is simulated. (3) based on the empirical formula obtained from the analysis of lightning data, the luminance of lightning near infrared band is studied and calculated. Using Planck formula to calculate the radiation luminance in the far infrared band of lightning. (4) according to the energy distribution law of cloud top lightning, the geometric model of cloud top lightning is modified according to the calculated lightning radiation luminance value. (5) using OpenGl and C to complete the simulation software, the software can output different infrared image of lightning according to different input and output, so it has certain application value.
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.41
【参考文献】
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,本文编号:2101347
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