基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的參與性介質(zhì)輻射特性反演研究.pdf

1、伴隨著科技水平的深入發(fā)展，在國民科技生產(chǎn)的諸多方面，如生物制藥、污染防治、紅外探測、衛(wèi)星遙感等眾多領(lǐng)域中對參與性介質(zhì)輻射物性的研究正日益密切。參與性介質(zhì)本身的輻射物性如粒徑分布情況、入射激光光學(xué)常數(shù)、散射系數(shù)和吸收系數(shù)等，都直接影響著輻射傳輸?shù)幕具^程。顆粒物粒子系廣泛分布于各種參與性介質(zhì)中，無論是氣相、液相還是固相。大氣中的氣溶膠粒子系的存在對于氣候變化和太陽輻射有著重要影響，而工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品粒子系的粒徑大小和分布情況直接關(guān)系著產(chǎn)品的

2、質(zhì)量和性能?，F(xiàn)代工業(yè)上用到的顆粒材料的尺寸已經(jīng)達(dá)到納米級，這些超細(xì)顆粒材料的運(yùn)用能力，直接體現(xiàn)了高科技發(fā)展?fàn)顩r和國防建設(shè)的科研實(shí)力。而參與性介質(zhì)的光學(xué)常數(shù)也是其重要的物性參數(shù)之一，它是求解參與性介質(zhì)輻射傳輸問題的必要條件，對于研究飛行器紅外隱身和軍事探測紅外目標(biāo)都具有特別重要的意義。
　　目前，對于參與性介質(zhì)粒子系物性的反演手段有很多，對于參與性介質(zhì)粒子系粒徑分布的反演主要使用的是消光法和光全散射法；而對于參與性介質(zhì)粒子系光學(xué)常數(shù)

3、的反演手段則主要有反射法、散射法、投射法等，再結(jié)合K-K關(guān)系式來求得。本文中對于參與性介質(zhì)粒徑分布和光學(xué)常數(shù)的反演主要運(yùn)用的是透射-反射結(jié)合的方法，該方法的使用避免了求解K-K關(guān)系式。對于參與性介質(zhì)粒子系散射系數(shù)和吸收系數(shù)而言，一般采用Mie理論進(jìn)行求解，但這是以球形粒子為前提，其本身具有相對的局限性。
　　本文先介紹了參與性介質(zhì)物性廣泛研究的時(shí)代背景、意義及參與性介質(zhì)物性研究的發(fā)展歷程和現(xiàn)實(shí)狀況。然后在介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和微

4、粒群優(yōu)化算法（PSO）理論的基礎(chǔ)上，針對微粒群優(yōu)化算法自身存在的局域范圍內(nèi)搜索精度不夠和種群尋優(yōu)過程多樣性易降低的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)模型。并且將多策略改進(jìn)的PSO算法用來優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的閾值系數(shù)和權(quán)系數(shù)，建立了一種多策略改進(jìn)微粒群優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法（MPOPSO-BP）模型。再通過測試函數(shù)的驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，該算法在受到多策略微粒群訓(xùn)練完成后，算法收斂精確度和速率均有提高。最后，本文中將這一多策略改進(jìn)微粒群優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法用于參