閃電紅外特性研究及紅外圖像仿真.pdf

1、隨著我國防御體系的不斷發(fā)展，空間防御體系也要求進(jìn)一步完善。利用衛(wèi)星進(jìn)行目標(biāo)探測是空間防御的主要手段，衛(wèi)星識別的目標(biāo)會產(chǎn)生具有極強(qiáng)紅外輻射的尾焰，而地球上也存在許多高溫現(xiàn)象，比如閃電在其發(fā)生過程中也會產(chǎn)生極大的熱量，從而對衛(wèi)星的目標(biāo)識別造成一定干擾。由于飛行目標(biāo)多在云內(nèi)，衛(wèi)星對目標(biāo)的識別主要使用紅外波段作為探測波段。在衛(wèi)星的設(shè)計過程中需要提供大量的閃電紅外圖像，對衛(wèi)星的目標(biāo)識別能力進(jìn)行驗證檢驗。
　　目前紅外波段的閃電圖像較少，為了

2、解決這一問題，需要對近、遠(yuǎn)紅外波段、不同相機(jī)分辨率、不同相機(jī)觀測位置等條件下的閃電紅外圖像進(jìn)行仿真，為衛(wèi)星設(shè)計提供模擬數(shù)據(jù)。本文從閃電云中輻射傳輸模擬、云頂閃電幾何模型仿真、閃電輻射亮度計算、云頂閃電能量分布規(guī)律等方面詳細(xì)的闡述了閃電紅外圖像的仿真，并設(shè)計編寫了閃電圖像仿真軟件。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用蒙特卡洛思想，建立閃電的云中輻射傳輸模型，進(jìn)行輻射傳輸模擬，通過該模擬獲得云頂閃電幾何模型生長的起始坐標(biāo)。

3、　　(2)結(jié)合分形思想和林氏系統(tǒng)方法對閃電骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計仿真，結(jié)合云頂閃電的成像特點完成云頂閃電幾何模型的仿真。
　　(3)基于由分析閃電資料獲得的經(jīng)驗公式研究計算了閃電近紅外波段的輻射亮度，利用普朗克公式計算得到閃電遠(yuǎn)紅外波段的輻射亮度。
　　(4)根據(jù)云頂閃電能量分布規(guī)律結(jié)合計算得到的閃電輻射亮度值，對云頂閃電幾何模型作出修改，完成云頂閃電的紅外仿真。
　　(5)利用OpenGl和C++完成仿真軟件的編寫，軟件能